analisa pengaruh variasi elekroda pengelasan smaw sambungan logam baja...
TRANSCRIPT
SKRIPSI
ANALISA PENGARUH VARIASI ELEKRODA
PENGELASAN SMAW SAMBUNGAN LOGAM BAJA JIS G
3131 SPHC DENGAN BAJA AISI SS 201 TERHADAP SIFAT
MEKANIS
DISUSUN OLEH:
Nama : DWI KURNIAWAN
NIM : 1511056
PROGRAM STUDI
TEKNIK MESIN S-1
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL MALANG
2019
i
SKRIPSI
ANALISA PENGARUH VARIASI ELEKRODA
PENGELASAN SMAW SAMBUNGAN LOGAM BAJA JIS G
3131 SPHC DENGAN BAJA AISI SS 201 TERHADAP SIFAT
MEKANIS
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik (ST)
jurusan Teknik Mesin
DISUSUN OLEH:
Nama: DWI KURNIAWAN
NIM: 1511056
PROGRAM STUDI
TEKNIK MESIN S-1
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL MALANG
2019
ii
LEMBAR PERSETUJUAN
SKRIPSI
ANALISA PENGARUH VARIASI ELEKRODA
PENGELASAN SMAW SAMBUNGAN LOGAM BAJA JIS G
3131 SPHC DENGAN BAJA AISI SS 201 TERHADAP SIFAT
MEKANIS
DISUSUN OLEH :
Nama : DWI KURNIAWAN
NIM : 1511056
Malang,
Mengetahui
Ketua Jurusan Teknik Mesin S-1
Sibut, ST., MT.
NIP.Y.1030300379
Diperiksa / Disetujui
Dosen Pembimbing
Ir. Teguh Rahardjo, MT.
NIP. 199570601 199202 1001
iii
BERITA ACARA UJIAN SKRIPSI
iv
PERNYATAAN KEASLIAN ISI TULISAN
Saya yang bertanda tangan dibawah ini :
Nama : Dwi Kurniawan
NIM : 1511056
Mahasiswa Jurusan Teknik Mesin S-1, Fakultas Teknologi Industri, Institut
Teknologi Nasional Malang.
Menyatakan
Bahwa Skripsi yang saya buat ini adalah hasil karya sendiri dan bukan hasil dari
karya orang, kecuali kutipan yang telah disebutkan sumbernya.
Demikian Surat Pernyataan keaslian saya buat dengan data yang sebenarnya.
Malang, Juli 2019
Dwi Kurniawan
NIM. 1511056
v
LEMBAR ASISTENSI LAPORAN SKRIPSI
Nama : Dwi Kurniawan
NIM : 1511056
Jurusan / Bidang : Teknik Mesin S-1 / Proses Produksi
Judul Skripsi :Analisa Pengaruh Variasi Elektroda Pengelasan
SMAW Sambungan Logam Baja JIS G 3131 SPHC
Dengan Baja AISI SS 201 Terhadap Sifat Mekanis.
Dosen Pembimbing : Ir. Teguh Rahardjo, MT.
No Materi Bimbingan Waktu Bimbingan Paraf Dosen
Pembimbing
1 Pengajuan Judul Skripsi 11 April 2019
2 Konsultasi Bab I & II 14 Mei 2019
3 Konsultasi Bab III 14 Mei 2019
4 Konsultasi Bab IV 3 Juli 2019
5 Konsultasi Bab V 3 Juli 2019
6 Makalah Seminar 17 Juli 2019
7 Acc Laporan Skripsi 21 Juli 2019
Diperiksa / Disetujui
Dosen Pembimbing
Ir. Teguh Rahardjo, MT
NIP. 199570601 199202 1001
vi
LEMBAR BIMBINGAN SKRIPSI
Nama : Dwi Kurniawan
NIM : 1511056
Jurusan / Bidang : Teknik Mesin S-1 / Proses Produksi
Judul Skripsi : Analisa Pengaruh Variasi Elektroda Pengelasan
SMAW Sambungan Logam Baja JIS G 3131 SPHC
Dengan Baja AISI SS 201 Terhadap Sifat Mekanis.
Dosen Pembimbing : Ir. Teguh Rahardjo, MT..
Tanggal Mengajukan Skripsi : 11 April 2019
Tanggal menyelesaikan Skripsi : 24 Juli 2019
Dosen Pembimbing : Ir. Teguh Rahardjo, MT..
Telah Dievaluasi Dengan Nilai : 90 (A)
Diperiksa / Disetujui
Dosen Pembimbing
Ir. Teguh Rahardjo, MT.
NIP. 19570601 199202 1001
vii
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala
ridho, karunia, serta hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Proposal
Skripsi tepat pada waktunya. Dalam penyusuna Proposal Skripsi ini Penulis
mendapatkan bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu, melalui
kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya
kepada :
1. Bapak Dr. Ir. Kustamar, MT., selaku Rektor ITN Malang
2. Ibu Dr. Elly Nursanti, ST., MT, selaku Dekan Fakultas Teknologi Industri
ITN Malang
3. Bapak Sibut, ST. MT., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin S-1 ITN
Malang
4. Bapak Ir. Teguh Rahardjo, MT., selaku dosen pembimbing yang tak henti-
hentinya memberikan arahan, dukungan, serta motivasi sehingga penulis
mampu menyelesaikan Proposal Skripsi ini.
5. Seluruh Dosen Teknik Mesin S-1 ITN Malang, atas semua ilmu yang tak
ternilai harganya.
6. Bapak dan Ibu tercinta, serta keluarga yang senantiasa mendukung penulis
lewat doa, perhatian dan kasih sayang dan seluruh teman-teman
mahasiswa Teknik Mesin S-1 ITN Malang yang memberikan dukungan
serta masukan untuk menyelesaikan proposal ini.
Penulis menyadari Proposal Skripsi ini masih jauh dari kata sempurna ,
oleh karena itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun
demi penyempurnaan Proposal Skripsi yang dibuat.
Malang, ... Maret 2019
Penulis
viii
ANALISA PENGARUH VARIASI ELEKRODA
PENGELASAN SMAW SAMBUNGAN LOGAM BAJA JIS G
3131 SPHC DENGAN BAJA AISI SS 201 TERHADAP SIFAT
MEKANIS
Dwi Kurniawan
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Nasional
Malang
Jl. Raya Karanglo km 2, Malang 65145
Email: [email protected]
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi arus las SMAW
(Shielded Metal Arc Welding) terhadap sifat mekanis pada sambungan las baja JIS G
3131 SPHC dengan AISI SS 201. Untuk bahan pembuatan penahan sirip kemudi kapal
biasanya menggunakan bahan yang sama untuk pembuatan lambung kapal yaitu baja JIS
G 3131 SPHC. Pengelasan SWAM dengan menggunakan variasi elektroda.Sifat baja
sendiri mudah terkorosi jika berinteraksi dengan air laut,maka diperlukan bahan lain yang
memiliki sifat tahan karat yang bagus seperti steinless steel. Steinless steel yang biasanya
digunakan adalah baja AISI SS 201 karena memiliki sifat ketahanan terhadap korosi
intergranular mengikuti pengelasan. Untuk hasil uji tarik pengelasan dengan
menggunakan elektroda AWS E 6016 memilki nilai uji tarik yaitu 34,424 kgf/mm2. nilai
hasil uji kekerasan elektroda AWS E 6010 memiliki nilai HAZ baja paling tinggi yaitu
43,33 HRC. sedangkan nilai rata- rata tertinggi uji kekerasan ialah pengelasan
menggunakan elektroda AWS E 6016 dengan nilai kekerasan mencapai 76,39 HRC. Dan
nilai uji impak paling tinggi dihasilkan oleh pengelasan dengan elektroda AWS E 6016
yaitu 10,11506 untuk satuan energy (joule) dan 0,10116 untuk HI.
Kata Kunci : pengelasan,SMAW,JIS G 3131 SPHC,AISI SS 201,sifat mekanik
ix
DAFTAR ISI
SKRIPSI .................................................................................................................. i
LEMBAR PERSETUJUAN ................................................................................. ii
BERITA ACARA UJIAN SKRIPSI ................................................................... iii
PERNYATAAN KEASLIAN ISI TULISAN ..................................................... iv
LEMBAR ASISTENSI LAPORAN SKRIPSI ....................................................v
LEMBAR BIMBINGAN SKRIPSI .................................................................... vi
ABSTRAK .......................................................................................................... viii
DAFTAR ISI ......................................................................................................... ix
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xii
DATAR TABEL ................................................................................................. xiv
DAFTAR GRAFIK ..............................................................................................xv
BAB I
PENDAHULUAN ...................................................................................................1
1.1 Latar belakang ..............................................................................................1
1.2 Rumusan Masalah ........................................................................................2
1.3 Batasan Masalah ...........................................................................................2
1.4 Tujuan Penelitian .........................................................................................3
1.5 Manfaat Penelitian .......................................................................................3
1.6 Metodologi Penelitian ...................................................................................3
1.5 Sistematika Penulisan ..................................................................................4
BAB II .....................................................................................................................5
LANDASAN TEORI ..............................................................................................5
2.2 Pengelasan ( Welding) ..................................................................................8
2.3. SMAW (Las Shilded Metal Arc Welding) ................................................8
2.4 Siklus Termal Daerah Las ...........................................................................9
2.4.1 Pembekuan Dan Struktur Logam Las ....................................................11
2.4.2 Struktur Mikro Daerah Pengaruh Panas (HAZ) ....................................12
2.4.3 Ketangguhan Dan Penggetasan Pada Daerah HAZ ...............................14
2.4.4 Ketangguhan Logam Las .......................................................................21
2.5 Retak Pada Daerah Las .............................................................................23
2.5.1 Jenis Retak Las ......................................................................................23
2.5.2 Penyebab Retak Las Dan Cara Menanggulangi ....................................25
x
2.6 Jenis Sambungan Las .................................................................................35
2.7 Jenis Elektroda ...........................................................................................37
3.7.1 Pengaruh jenis elektroda ..................................................................39
2.8 Elektroda AWS E 6010 ..............................................................................40
2.8.1 Spesifikasi Elektroda AWS E 6010 .......................................................40
2.8.2 Komposisi Elektroda AWS E 6010 .......................................................41
2.9 Elektroda AWS E 6013 ..............................................................................41
2.9.1 Spesifikasi Elektroda AWS E 6013 .......................................................41
2.10 Elektroda AWS E 6016 ............................................................................43
2.10.1 Spesifikasi Elektroda AWS E 6016 .....................................................43
2.11 Uji Tarik ....................................................................................................44
2.11.1 Tegangan Dan Regangan Pada Baja ....................................................44
2.11.2 Kurva Tegangan Dan Regangan ..........................................................45
2.12 Uji Impak ..................................................................................................47
2.12.1 Perumusan Pada Uji Impact Charpy ....................................................49
2.12.2 Jenis Patahan ........................................................................................50
2.13 Uji Kekerasan Rockwell ..........................................................................51
BAB III ..................................................................................................................55
METODOLOGI PENELITIAN .........................................................................55
3.1 Diagram Alir Penelitian .............................................................................55
3.2 Bahan Yang Digunakan .............................................................................56
3.3 Alat Yang Digunakan .................................................................................57
3.4 Cara Pembuatan Spesimen ........................................................................57
3.5 Dasar Pemilihan Spesimen ........................................................................59
3.6 Waktu Dan Tempat Pengujian .................................................................61
3.7 Prosedur Penelitian ....................................................................................61
3.8 Pelaksanaan Pengujian ..............................................................................63
3.8.2 Hasil Pengujian ......................................................................................66
BAB IV ..................................................................................................................68
ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN ..........................................................68
4.1 Pengolahan Data Uji Tarik ........................................................................68
4.1.1 Data Hasil Pengujian Tarik ....................................................................68
xi
4.1.2 Analisa Dan Pembahasan Pengujian Tarik ............................................69
4.2 Pengolahan Data Pengujian Kekerasan ...................................................70
4.2.1 Data Hasil Pengujian Kekerasan ............................................................70
4.2.2 Analisa Dan Pembahasan Hasil Pengujian Kekerasan ..........................72
4.3 Pengolahan Data Pengujian Impak ..........................................................73
4.3.1 Data Hasil Pengujian Impak ..................................................................73
4.3.2 Analisa Dan Pembahasan Hasil Pengujian Impak .................................74
4.4 Pengolahan Data Pengamatan Struktur Mikro ......................................75
4.4.1 Data Hasil Pengamatan Struktur Mikro .................................................75
4.4.2 Analisa Dan Pembahasan Pengamatan Struktur Mikro .........................78
4.5 Hasil Foto Makro SS 201 ...........................................................................79
4.6 Foto Hasil Makro Baja SPHC .................................................................80
BAB V ....................................................................................................................81
PENUTUP .............................................................................................................81
5.1 Kesimpulan .................................................................................................81
5.2 Saran ............................................................................................................81
Daftar Pustaka ......................................................................................................82
Lampiran ..............................................................................................................83
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Proses Pencairan Elektroda ..................................................................9
Gambar 2.2 Siklus Termal Dalam Las Busur Tangan ...........................................10
Gambar 2.3 Siklus Thermal Las Pada Beberapa Jarak Dari Batas Las .................10
Gambar 2.4 Arah Pembekuan Dari Logam Las .....................................................12
Gambar 2.5 Diagram CCT Pada Pengelasan Baja Kekuatan BJ55. ....................13
Gambar 2.6 Diagram CCT Dan Hubungan Antara Waktu Pendingin Dengan
Kerasan Dan Struktur .............................................................................................15
Gambar 2.7 Skema Struktur Mikro Daerah HAZ ..................................................17
Gambar 2.8 Perubahan Temperatur Transisi Pada Lasan ......................................17
Gambar 2.9 Hubungan Antara Waktu Pendinginan, Struktur Mikro dan Kekuatan
Tumbuk pada Daerah HAZ ....................................................................................18
Gambar 2.10 Diagram CCT untuk Baja BJ60 (a) dan BJ80 (b) ...........................19
Gambar 2.11 Pengaruh Masukan Panas Pada Sifat Tumbuk ................................20
Gambar 2.12 Hubungan Antara Sifat Tumbuk dan Kadar O2 Dalam Logam Lasan
................................................................................................................................23
Gambar 2.13 Retak Dingin ....................................................................................24
Gambar 2.14 Retak Panas ......................................................................................24
Gambar 2.15 Skema Retak Bebas Tegang .............................................................25
Gambar 2.16 Kelarutan Hidrogen Dalam Besi Pada Tekanan 1 atm .....................26
Gambar 2.17 Pengaruh Udara Terhadap Kadar Hidrogen Difusi Dalam Logam
Lasan ......................................................................................................................27
Gambar 2.18 Penyerapan Uap Oleh Elektroda Terbungkus ..................................27
Gambar 2.19 Retak Lamel Yang Dimulai Dari Retak Akar ..................................29
Gambar 2.20 Pengaruh Kadar Belerang Pada Kepakaan Retak Lamel .................30
Gambar 2.21 Hubungan Antara Retak Lamel dan Kepekaan PL ...........................30
Gambar 2.22 Hubungan Antara Kepekaan PL dan Tegangan Kritik Pada Arah
Tebal .......................................................................................................................31
Gambar 2.23 Skema Dari Retak Lintang ...............................................................31
Gambar 2.24 Hubungan Antara Retak Bebas Tegang Dan Temperatur Waktu
Pemanasan Dengan Pengujian Lengkung U ..........................................................32
xiii
Gambar 2.25 Retak Bebas Tegang Pada Pengujian Celah Y Dari Baja BJ 80 Yang
Dibebaskan .............................................................................................................33
Gambar 2.26 Diagram Schaeffler ..........................................................................34
Gambar 2.27 Macam-macam Bentuk Kapuh Pada Butt Joint ...............................35
Gambar 2.28 Macam-macam Sambungan T (Fillet) joint .....................................36
Gambar 2.29 Sambungan Corner Joint ..................................................................36
Gambar 2.30 Macam-Macam Sambungan Lap Joint .............................................37
Gambar 2.31: Pengaruh jenis elektroda .................................................................40
Gambar 2.32 Ukuran Batang Uji Tarik Menurut AWS .........................................45
Gambar 2.33 Kurva Tegang-Regang Teknik .........................................................46
Gambar 2.34 Batas Elastik Dan Tegangan Luluh 0,2%.........................................46
Gambar 2.35 Alat Uji Impact Charpy ....................................................................47
Gambar 2.36 Jenis Takik........................................................................................51
Gambar 2. 37 Alat Uji Kekerasan Rockwell ..........................................................51
Gambar 2. 38 Cara Kerja Mesin Rockwell ............................................................52
Gambar 2.39 identor type Ball dan Diamond ........................................................53
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian .....................................................................55
Gambar 3.2 Bentuk Kapuh .....................................................................................58
Gambar 3.3 Variasi Elektroda Yang Digunakan....................................................58
Gambar 3.4 Dimensi Spesimen Uji Tarik ..............................................................59
Gambar 3.5 Dimensi Spesimen Uji Impak ............................................................59
Gambar 3.6 Spesimen Uji Kekerasan ....................................................................60
Gambar 3.7 Spesimen Uji Mikro ...........................................................................60
Gambar 3.8 Bahan Uji Tarik Tiap Variasi .............................................................62
Gambar 3.9 Bahan Untuk Pengamatan Struktur Mikro .........................................62
Gambar 3.10 Bahan Uji Impak Dan Kekerasan .....................................................63
Gambar 3.11 Rockweel Hardness Tester ...............................................................64
Gambar 3.12 Charpy Impact Tester .......................................................................64
Gambar 3.14 Hasil Uji Tarik ..................................................................................66
Gambar 3.15 Hasil Uji Impak ................................................................................67
Gambar 4.1 Hasil Pengamatan Struktur Mikro ......................................................77
Gambar 4.2 Hasil Foto Makro ...............................................................................80
xiv
DATAR TABEL
Tabel.2.1 Komposisi kimia Baja SPHC (JIS) G 3131, Pelat Hitam ........................7
Tabel 2.2 Komposisi AISI SS 201 dengan % berat setiap unsur. ............................7
Tabel 2.3 Kekuatan Mekanik ...................................................................................8
Tabel 2.4 Perkiraan Waktu Pendinginan Pada Beberapa Cara Las Busur .............11
Tabel 2.5 Suhu Transisi Dan Kriteria Patahan .......................................................16
Tabel 2.6 Komposisi Kimia Elektroda AWS E 6010 ............................................41
Tabel 2.7 Sifat Mekanik .........................................................................................41
Tabel 2.8 Temperatur Pengelasan ..........................................................................41
Tabel 2.9 Komposisi Kimia Elektroda AWS E 6013 ............................................42
Tabel 2.10 Sifat Mekanik .......................................................................................42
Tabel 2.11 Temperatur Pengelasan ........................................................................42
Tabel 2.12 Komposisi Elektroda AWS E 6016 .....................................................43
Tabel 2.13 Sifat Mekanik .......................................................................................43
Tabel 2.14 Temperatur Pengelasan ........................................................................43
Tabel 2.15 Energi Pada Setiap Sudut Ayun ...........................................................49
Tabel 2. 9 Klasifikasi Indentor pada Uji Kekerasan Rockwell ..............................54
Tabel 3.1 Ukuran Spesimen Uji Tarik ...................................................................59
Tabel 3.2 Ukuran Spesimen Uji Impak ..................................................................60
Tabel 3.3 Ukuran Spesimen Uji Kekerasan ...........................................................60
Tabel 3.4 Ukuran Spesimen Uji Mikro ..................................................................61
Tabel 4 . 1 Hasil Uji Tarik .....................................................................................68
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Kekerasan ....................................................................71
Tabel 4.3 Rata-rata Hasil Pengujian Kekerasan (HRC) .........................................71
Tabel 4.4 Hasil Pengujian impak ..........................................................................73
Tabel 4.5 rata-rata hasil pengamatan struktur mikro .............................................77
xv
DAFTAR GRAFIK
Grafik 4.1 Hubungan Variasi Elektroda Terhadap Nilai T.S (Tensile Strength) ...69
Grafik 4.2 Hubungan Variasi Elektroda Dengan Nilai Kekerasan (HRC) ............71
Grafik 4.3 Hubungan Variasi Elektroda Dengan Energi(Joule) ............................74
Grafik 4.4 Hubungan Variasi Elektroda Dengan HI ..............................................74
Grafik 4.5 Hubungan Variasi Elektroda Dengan Perlite dan Ferit ........................77
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar belakang
Seiring dengan perkembangan teknologi di bidang konstruksi, pengelasan
merupakan bagian yang tidak terpisahkan dari pertumbuhan dan peningkatan
industri, karena mempunyai peranan yang sangat penting dalam rekayasa dan
reparasi produksi logam. Hampir pada setiap pembangunan suatu konstruksi
dengan logam melibatkan unsur pengelasan.
Kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi dalam industri telah
mendorong peningkatan dalam permintaan terhadap penyambungan logam
berbeda jenis yang semakin banyak dan disesuaikan dengan kebutuhan untuk
memenuhi keperluan aplikasi baru. Industri pembuatan pesawat terbang,
perkapalan, mobil dan industri pengangkutan merupakan contoh industri yang
sekarang mengaplikasikan bahan-bahan berbeda jenis dan tipe dalam proses
penyambungan pengelasan yang memiliki sifat tahan karat, kuat, tahan
terhadap keausan dan fatique serta ekonomis sebagai bahan baku industrinya.
Hal ini mendorong pengembangan teknologi proses pegelasan dengan
penyambungan berbeda jenis logam.
Dewasa ini kita telah mengetahui bahwa dalam industri perkapalan salah
satu problem yang dihadapi adalah korosi. Salah satu cara mengatasinya
adalah dengan pemasangan anode korban,akan tetapi anode korban biasanya
dipasangkan pada bagian kapal yang relatif besar seperti lambung kapal dan
sirip kemudi. Akan tetapi bagian-bagian kecil sering diabaikan sehingga
menimbulkan korosi dan kerusakan pada bagian tersebut seperti pada
penahan sirip kemudi kapal. Hal ini tentu menjadi suatu problem yang sangat
serius pada industri perkapalan,karena jika penahan sirip kemudi ini terkorosi
maka dapat menimbulkan keretakan dan juga terjadi putusnya penahan sirip
tersebut.
Pengembangan teknologi proses pengelasan dengan penyambungan
berbeda jenis logam ini dapat diaplikasikan pada industri perkapalan. Untuk
bahan pembuatan penahan sirip kemudi kapal biasanya menggunakan bahan
yang sama untuk pembuatan lambung kapal yaitu baja JIS G 3131 SPHC.
2
Sifat baja sendiri mudah terkorosi jika berinteraksi dengan air laut,maka
diperlukan bahan lain yang memiliki sifat tahan karat yang bagus seperti
steinless steel. Steinless steel yang biasanya digunakan adalah baja AISI SS
201 karena memiliki sifat ketahanan terhadap korosi intergranular mengikuti
pengelasan.
1.2 Rumusan Masalah
Dari uraian diatas, maka perumusan masalah yang digunakan dalam
penelitian ini adalah :
1. Bagaimana pengaruh variasi elektroda pada proses pengelasan SMAW
berbeda logam Baja JIS G 3131 SPHC dengan Baja AISI SS 201 terhadap
kekuatan tarik ?
2. Bagaimana pengaruh variasi elektroda pada proses pengelasan SMAW
berbeda logam Baja JIS G 3131 SPHC dengan Baja AISI SS 201 terhadap
uji impact ?
3. Bagaimana pengaruh variasi elektroda pada proses pengelasan SMAW
berbeda logam Baja JIS G 3131 SPHC dengan Baja AISI SS 201 terhadap
kekerasan ?
4. Bagaimana pengaruh variasi elektroda pada proses pengelasan SMAW
berbeda logam Baja JIS G 3131 SPHC dengan Baja AISI SS 201 terhadap
mikro?
1.3 Batasan Masalah
Agar penelitian ini sistematis maka ruang lingkup permasalahan perlu
dibatasi guna menghindari penambahan masalah yang melebar dan tidak
terarah pada permasalahan utama maka perlu adanya batasan-batasan sebagai
berikut:
1. Bahan Logam yang dipakai adalah baja paduan jenis Baja JIS G 3131
SPHC dengan Baja AISI SS 201.
2. Dengan mengunakan Elektroda baja AWS A5.1 E 6010,AWS E 6013,
AWS E 6016 diameter elektroda Ø 2.6 mm.
3. Proses pengelasan mengunakan Shilded Medtal Arc Welding (SMAW)
dengan arus 90 amp.
3
4. Proses penyambungan logam menggunakan tipe But Joint.
5. Pengujian yang diberikan Uji Tarik,Uji Impact, Uji Kekerasan dan
Pengamatan Mikro.
6. Proses pendinginan cepat diabaikan.
1.4 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari pelaksanaan penelitian ini adalah :
1. Untuk mengetahui pengaruh variasi elektroda yang digunakan terhadap
hasil sambungan daerah pengelasan dengan logam berbeda antara Baja
JIS G 3131 SPHC dengan Baja AISI SS 201.
2. Untuk mengetahui pengaruh variasi elektroda pada proses pengelasan
SMAW berbeda logam Baja JIS G 3131 SPHC dengan Baja AISI SS
201 terhadap kekuatan Tarik.
3. Untuk mengetahui pengaruh variasi elektroda pada proses pengelasan
SMAW berbeda logam Baja JIS G 3131 SPHC dengan Baja AISI SS
201 terhadap uji impact.
3. Untuk mengetahui pengaruh variasi elektroda pada proses pengelasan
SMAW berbeda logam Baja JIS G 3131 SPHC dengan Baja AISI SS
201 terhadap kekerasan.
4. Untuk mengetahui pengaruh variasi elektroda pada proses pengelasan
SMAW berbeda logam Baja JIS G 3131 SPHC dengan Baja AISI SS
201 terhadap mikro.
1.5 Manfaat Penelitian
1. Bagi pengguna, penelitian ini di harapkan dapat memberikan informasi
dan pengetahuan tentang pengaruh arus pada proses pengelasan dengan
beda jenis logam.
2. Bagi bidang keilmuan, penelitian ini di harapkan dapat memberikan
pengetahuan yang baru tentang sifat mekanik hasil proses las dengan
beda jenis logam.
3. Diharapkan dapat dijadikan acuan bagi penelitian selanjutnya, khususnya
proses perngelasannya dengan menggunakan material lainnya dengan
perbedaan spesifikasi material.
1.6 Metodologi Penelitian
a. Metode Literature
Melakukan studi literatur terkait jurnal-jurnal penelitian pengelasan serta
bahan material Baja JIS G 3131 SPHC dan Baja AISI SS 201.
b. Metode Eksperimental
4
Metode ini yaitu melakukan proses penelitian dan pengambilan data
langsung dilapangan untuk dijadikan data yang akan diolah lebih lanjut.
1.5 Sistematika Penulisan
BAB I PENDAHULUAN
Menejelaskan tentang latar belakang penelitian, rumusan masalah, batasan
masalah, tujuan yang diberikan dari hasil penelitian.
BAB II LANDASAN TEORI
Memberikan penjelasan tentang material logam baja JIS G 3131 SPHC
dan baja AISI SS 201, serta memberikan penjelasan mengenai pengelasan
beda logam. Dari dasar teori diharapkan dapat menunjang penelitian yang
dilakukan.
BAB III METODE PENELITIAN
Menerangkan rancangan penelitian yang akan dilakukan untuk
memperoleh data.
BAB IV PENGOLAHAN DATA DAN PEMBAHASAN
Merupakan rangkaian dari data yang berkaitan dengan hasil penelitian
yang di laksanakan dan dibahas berdasarkan fakta dari hasil penelitian yang
telah dilakukan.
BAB V KESIMPULAN
Merupakan hasil ringkasan dari proses penelitian yang dilakukan,
kesimpulan mecakup hasil penelitian yang telah dilakukan.
DAFTAR PUSTAKA
5
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Baja
Baja merupakan salah satu jenis logam yang banyak digunakan dengan
unsur karbon sebagai salah satu dasar campurannya. Di samping itu baja juga
mengandung unsur-unsur lain seperti sulfur (S), fosfor (P), silikon (Si),
mangan (Mn), dan sebagainya yang jumlahnya dibatasi. Sifat baja pada
umumnya sangat dipengaruhi oleh prosentase karbon dan struktur mikro.
Struktur mikro pada baja karbon dipengaruhi oleh perlakuan panas dan
komposisi baja. Karbon dengan unsur campuran lain dalam baja membentuk
karbid yang dapat menambah kekerasan, tahan gores dan tahan suhu baja.
Perbedaan prosentase karbon dalam campuran logam baja karbon menjadi
salah satu cara mengklasifikasikan baja. Berdasarkan kandungan karbon, baja
dibagi menjadi tiga macam, yaitu :
1. Baja karbon rendah Baja kabon rendah (low carbon steel) mengandung
karbon dalam campuran baja karbon kurang dari 0,3%. Baja ini bukan baja
yang keras karena kandungan karbonnya yang rendah kurang dari 0,3%C.
Baja karbon rendah tidak dapat dikeraskan karena kandungan karbonnya
tidak cukup untuk membentuk struktur martensit (Amanto, 1999).
2. Baja karbon menengah Baja karbon sedang mengandung karbon 0,3%C –
0,6%C (medium carbon steel) dan dengan kandungan karbonnya
memungkinkan baja untuk dikeraskan sebagian dengan perlakuan panas
(heat treatment) yang sesuai. Baja karbon sedang lebih keras serta lebih
lebih kuat dibandingkan dengan baja karbon rendah (Amanto, 1999).
3. Baja karbon tinggi Baja karbon tinggi mengandung 0,6%C – 1,5%C dan
memiliki kekerasan tinggi namun keuletannya lebih rendah, hampir tidak
dapat diketahui jarak tegangan lumernya terhadap tegangan proporsional
pada grafik tegangan regangan. Berkebalikan dengan baja karbon rendah,
pengerasan dengan perlakuan panas pada baja karbon tinggi tidak
memberikan hasil yang optimal dikarenakan terlalu banyaknya martensit
sehingga membuat baja menjadi getas.
6
2.1.1 Baja JIS 3131 SPHC
Baja JIS 3131 SPHC adalah singkatan dari Steel Plate Hot Rolled
Coiled adalah pelat baja yang dihasilkan lewat proses canai panas dengan
kualitas komersial. Plat SPHC sering disebut plat hitam karena pelat ini
berwarna kehitam – hitaman.
SPHC baja adalah baja berkualitas komersial canai panas. SPHC adalah
kelas bahan dan penunjukan didefinisikan dalam JIS G 3131 standar. JIS G
3131 adalah standar bahan Jepang untuk baja canai panas. Kualitas
komersial baja canai panas adalah jenis baja yang dapat digunakan secara
komersial untuk membentuk tujuan yang juga dapat mencakup geser dari
lembaran logam.
1. Karakteristik dimensi SPHC Baja
Ketebalan berlaku untuk bahan SPHC ini sebagaimana didefinisikan
dalam JIS 3131 dimulai dari 1,2 mm sampai 14 mm. Namun lebar bahan
SPHC berkisar sampai 2000 mm.
2. Komposisi Kimia SPHC Baja
JIS G 3131 mendefinisikan komposisi kimia baja SPHC seperti di
bawah:
Persentase maksimum Carbon (C) adalah 0. 15 persen.
Persentase maksimum Mangan (Mn) adalah 0,60 persen.
Persentase maksimum Fosfor (P) adalah 0.050 persen.
Persentase maksimum Sulphur (S) adalah 0.050 persen.
Sisa adalah besi (Fe) dan persentase dengan beberapa kotoran diabaikan.
3. Sifat mekanis dari SPHC Baja
Kekuatan tarik dari SPHC Baja dinyatakan dalam Newton per
milimeter dan itu harus di-sedikitnya 270 N / mm2 (MPa). Properti
pemanjangan SPHC baja bervariasi dengan rentang ketebalan.Rentang
persentase minimum untuk perpanjangan adalah 27-31 persen mulai dari
1,2 mm sampai 4 mm dan lebih.
7
Tabel.2.1 Komposisi kimia Baja SPHC (JIS) G 3131, Pelat Hitam
Sumber : Katalog PT Krakatau Steel
2.1.2 Baja AISI SS 201
Baja tahan karat adalah paduan berbasis besi. Dari berbagai jenis baja
tahan karat, baja tahan karat jenis austenitik merupakan jenis baja tahan karat
yang paling umum digunakan dalam industri[1]. Secara umum austenitik
mempunyai komposisi kimia paling sedikit 16 % Chromium dan 6 % Nikel.
Austenitik terdiri dari dua tipe yaitu tipe 200 dan tipe 300. Baja tahan karat
austenitik seri SS 304 memiliki komposisi Cr dan Ni lebih tinggi
dibandingkan dengan SS 201, dimana pada SS 201 komposisi Ni
dikompensasi dengan unsur Mn dan tambahan nitrogen [2,3]. SS 201 bersifat
non magnetik pada kondisi anneal dan menjad imagnetik pada pengerjaan
dingin (cold worked). Tipe seri SS yang masuk dalam kategori austenitic,
yaitu seri SS 300 dan seri SS 200. Perbedaan seri ini dipengaruhi oleh
perbedaan komposisi metalurginya, yang akhirnya karakteristiknya pun ikut
berbeda pula. Seri SS 300 lebih tahan karat jika dibandingkan seri SS 200.
Namun, seri SS 200 memiliki harga yang lebih murah saat dibandingkan
dengan tipe SS 300. Berikut adalah komposisi dan kekuatan mekanik pada
Baja AISI SS 201 :
Tabel 2.2 Komposisi AISI SS 201 dengan % berat setiap unsur.
C Cr Ni Si Mn P S N
≤ 0,15 16 - 18 3,5 – 5,5 ≤ 0,75 5,5 – 7,5 ≤ 0,06 ≤ 0,03 ≤ 0,25
Sumber : Jurnal Sains Materi Indonesia Vol.19, No.3, April2018, hal.120-124
8
Tabel 2.3 Kekuatan Mekanik
T.S (MPa)
min
Y.S (MPa)
min
Elongation (%)
min
Hardness Brinel
(HB) min
655 292 40 194
Sumber : http://beyond-steel.blogspot.com/2016/04/perbedaan-304-vs-316-
mana-pilihan-terbaik.html
2.2 Pengelasan ( Welding)
Pengelasan ( Welding ) adalah salah satu teknik penyambungan logam
dengan cara mencairkan sebagian logam induk dan logam pengisi dengan
atau tanpa tekanan. Pengelasan atau Welding definisikan oleh DIN ( Deutsche
Industrie Normen ) adalah ikatan metalurgi pada sambungan logam atau
logam paduan yang dilaksanakan dalam keadaan lumer atau cair. Dengan kata
lain, pengelasan adalah suatu proses penyambungan logam menjadi satu
akibat panas atau tanpa pengaruh tekanan atau dapat juga didefinisikan
sebagai ikatan metalurgi yang ditimbulkan oleh gaya tarik menarik antar
logam. Mengelas adalah suatu aktifitas menyambung dua bagian benda atau
lebih dengan cara memanaskan atau menekan atau gabungan dari keduanya
sedemikian rupa sehingga menyatu seperti benda utuh. Penyambungan bisa
dengan atau tanpa bahan tambah ( Filler Metal ) yang sama atau berbeda titik
cair maupun strukturnya. Kebutuhan las yang semakin berkembang
berbanding lurus dengan pekembangan pada pengelasan, misalnya pada
metode pengelasan. Metode pengelasan yang ada sekarang ini sudah
mengalami perkembangan. Dijabarkan tentang berbagai macam las dan tahun
penemuannya menurut (Alip, 1989).
2.3. SMAW (Las Shilded Metal Arc Welding)
Proses pengelasan (welding) merupakan salah satu proses
penyambungan material (material joining). Adapun untuk definisi dari proses
pengelasan yang mengacu pada AWS (American Welding Society), proses
pengelasan adalah proses penyambungan antara metal atau non-metal yang
menghasilkan satu bagian yang menyatu, dengan memanaskan material yang
akan disambung sampai pada suhu pengelasan tertentu, dengan atau tanpa
penekanan, dan dengan atau tanpa logam pengisi. Meskipun dalam metode
9
proses pengelasan tidak hanya berupa proses penyambungan, tetapi juga bisa
berupa proses pemotongan dan brazing. Proses pengelasan dibedakan menjadi
beberapa jenis, dan SMAW merupakan salah satu proses pengelasan yang
umum digunakan, utamanya pada pengelasan singkat dalam produksi,
pemeliharaan dan perbaikan, dan untuk bidang konstruksi.
SMAW (Shielded Metal Arc Welding) adalah proses pengelasan
dengan mencairkan material dasar yang menggunakan panas dari listrik
antara penutup metal (elektroda).
Gambar 2.1 Proses Pencairan Elektroda
Sumber : https://eduengineering.wordpress.com/2015/01/10/proses-welding-
smaw-shielded-metal-arc-welding/
2.4 Siklus Termal Daerah Las
Daerah lasan terdiri dari 3 bagian yaitu logam lasan, daerah pengaruh
panas yang dalam bahasa inggrisnya adalah “Heat Affected Zone” dan
disingkat menjadi daerah HAZ, dan logam induk yang tak terpengaruhi.
Logam las adalah bagian dari logam yang pada waktu pengelasan mencair
dan kemudian membeku. HAZ adalah logam dasar yang bersebelahan dengan
logam las yang selama proses pengelasan mengalami siklus termal
pemanasan dan pendinginan cepat. Logam induk tak terpengaruhi adalah
bagian logam dasar dimana panas dan suhu pengelasan tidak menyebabkan
terjadinya perubahan-perubahan struktur dan sifat. Disamping ketiga
pembagian utama tersebut masih terdapat satu daerah khusus yang membatasi
antara logam las dan daerah pengaruh panas, yang disebut batas las. Dalam
membahas siklus termal daerah lasan hal-hal yang perlu dibahas meliputi
10
proses pembekuan, reaksi yang terjadi dan struktur mikro yang terbentuk
yang masing-masing yang dibahas tersendiri.
Siklus termal las adalah proses pemanasan dan pendinginan di daerah
lasan. Karena itu banyak sekali usaha-usaha pendekatan untuk menentukan
lamanya waktu pendinginan tersebut. Pendekatan ini biasanya dinyatakan
dalam bentuk rumus empiris. Struktur mikro dan sifat mekanik dari daerah
HAZ sebagian besar tergantung pada lamanya pendinginan dari temperatur
800˚C sampai 500˚C. Sedangkan retak dingin, di mana hidrogen memegang
peranan penting, terjadinya sangat tergantung oleh lamanya pendinginan dari
temperatur 800˚C sampai 300˚C atau 100˚C.
Gambar 2.2 Siklus Termal Dalam Las Busur Tangan
Sumber : Harsono Wiryosumarto, Toshi Okumura. 2008. Teknologi
Pengelasan Logam. Jakarta : PT Balai Pustaka (Persero)
Gambar 2.3 Siklus Thermal Las Pada Beberapa Jarak Dari Batas Las
Sumber : Harsono Wiryosumarto, Toshi Okumura. 2008. Teknologi
Pengelasan Logam. Jakarta : PT Balai Pustaka (Persero)
11
Tabel 2.4 Perkiraan Waktu Pendinginan Pada Beberapa Cara Las Busur
Sumber : Harsono Wiryosumarto, Toshi Okumura. 2008. Teknologi
Pengelasan Logam. Jakarta : PT Balai Pustaka (Persero)
2.4.1 Pembekuan Dan Struktur Logam Las
Dalam pengelasan cair bermacam-macam cacat terbentuk dalam logam
las, misalnya pemisahan atau segresi, lubang halus dan retak. Banyaknya
dan macam cacat yang terjadi tergantung dari pada kecepatan pembekuan.
Semua kejadian selama proses pendinginan dalam pengelasan hampir sama
dengan pendinginan dalam pengecoran. Perbedaannya adalah :
1. Kecepatan pendinginan dalam las lebih tinggi.
2. Sumber panas dalam las bergerak terus.
3. Dalam proses pengelasan, pencairan dan pembekuan terjadi secara terus
menerus.
4. Pembekuan logam las mulai dari dinding logam induk yang dapat
dipersamakan dengan dinding cetakan pada pengecoran, hanya saja
dalam pengelasan, logam las harus menjadi satu dengan logam induk,
sedangka dalam pengecoran yang terjadi harus sebaliknya.
Dalam Gambar 2.3 ditunjukkan secara skematik proses pertumbuhan dari
kristal-kristal logam las berbentuk pilar. Titik A dari gambar tersebut adalah
titik mula dari struktur pilar yang selalu terletak dala logam induk. Titik ini
tumbuh menjadi garis lebur dengan arah yang sama dengan gerakan sumber
12
panas. Pada garis lebur sebagian dari logam dasar turur mencair dan selama
proses pembekua logam las tumbuh butir-butir logam induk dengan sumbu
kristal yang sama.
Gambar 2.4 Arah Pembekuan Dari Logam Las
Sumber : Harsono Wiryosumarto, Toshi Okumura. 2008. Teknologi
Pengelasan Logam. Jakarta : PT Balai Pustaka (Persero)
2.4.2 Struktur Mikro Daerah Pengaruh Panas (HAZ)
Struktur, kekerasan dan berlangsungnya transformasi dari daerah HAZ
dapat dibaca dengan segera pada diagram tranformasi pendinginan berlanjut
atau diagram CCT. Diagram semacam ini dapat digunakan untuk membahsa
pengaruh struktur menentukan prosedur dan cara pengelasan.
Suatu contoh dari diagram CCT ditunjukkan dalam gambar 2.4 . Disini
ditunjukkan hubungan antara suhu mula dan suhu akhir transformasi dengan
lama pendinginan dari 800˚C (garis tebal), untuk baja kuat 55 kg/mm² yang
dipanaskan dengan cepat ke temperatur 1300˚C dan kemudian didinginkan
dengan bermacam-macam kecepatan pendinginan. Garis putus
menunjukkan beberapa contoh siklus termal las, yang bila digabungkan
dengan garis tebal dari diagram CCT dapat menunjukkan tahap-tahap
transformasi selama pendinginan dan dapat dipakai untuk meramalkan
struktur akhir yang akan terbentuk.
13
Gambar 2.5 Diagram CCT Pada Pengelasan Baja Kekuatan BJ55.
Sumber : Harsono Wiryosumarto, Toshi Okumura. 2008. Teknologi
Pengelasan Logam. Jakarta : PT Balai Pustaka (Persero)
Sebagai contoh misalnya dalam hal siklus termal las 1, bila baja telah
mendingin sampai titik “a” (±680˚C), maka ferit mulai diendapkan dari
austenit. Transformasi ini berjalan terus dan baru berakhir bila titik “b”
(±590˚C) dicapai dan kemudian diganti dengan transformasi pengendapan
perlit yang akan berakhir pada titik “c” (±520˚C). Dari pembahasan di atas
dapat diramalkan bahwa setelah pendinginan struktur yang terbentuk adalah
ferit dan perlit.
Dengan analisa yang sama, dapat diramalkan bahwa setelah pendinginan
akan terbentuk struktur seperti berikut :
1) Dengan siklus termal las antara (1) dan (2) akan terbentuk ferit, struktur
antara dan martensit.
2) Dengan siklus termal las antara (2) dan (3) akan terbentuk ferit struktur
antara dan martensit.
3) Dengan siklus termal las antara (3) dan (4) akan terbentuk struktur antara
dan martensit.
4) Dengan pendinginan lebih cepat dari (4) akan terbentuk martensit.
Karakteristik dari siklus termal las (1), (2), (3) dan (4) ini dalam bentuk
lamanya waktu pendinginan dari temperatur 800˚C ke 500˚C masing-masing
14
adalah 200 detik (ditunjukkan oleh C’e dalam diagram), 32 detik (C’p), 9,6
detik (C’f) dan 3 detik (C’g).
Biasanya diagram tranformasi pendinginan berlanjut menunjukkan juga
kekerasan yang dimiliki oleh baja setelah mendingin mengikuti suatu siklus
termal tertentu. Karena itu dengan mengukur waktu pendingin dari 800˚C
sampai 500˚C dan menggabungkan dengan diagram CCT dari baja yang
sama, maka struktur dan kekerasan baja pada daerah HAZ sudah dapat
ditentukan.
Diagram transformasi pendinginan berlanjut untuk baja kekuatan 80
kg/mm² ditunjukkan pada gambar 2.5 di dalam gambar (b) ditunjukkan
hubungan antara prosentase struktur dan kekerasan baja yang dapat dengan
melalui beberapa macam waktu pendinginan (dari 787˚C sampai 500˚C)
seperti yang terlihat pada gambar (a). Diagram semacam ini memungkinkan
untuk mengetahui kecepatan terbentuknya struktur, kekerasan dan lain
sebagainya, yang terjadi karena pengelasan.
Diagram transformasi pendinginan berlanjut dapat berubah karena
dapat berubah karena berubahnya temperatur maksimum yang terjadi. pada
umumnya bila temperatur maksimum naik, kurva-kurva yang menunjukkan
terjadinya struktur-struktur tertentu di dalam diagram bergerak ke kanan
yang mengarah pada pemantapan pembentukan martensit. bila ini terjadi
jelas bahwa hasil pengelasan menjadi lebih keras.
2.4.3 Ketangguhan Dan Penggetasan Pada Daerah HAZ
Kepekaan terhadap patah getas adalah masalah besar pada baja. Bila
patah getas ini terjadi pada baja dengan daya tahan rendah, patahan tersebut
dapat merambat dengan kecepatan sampai 2000 m/detik, yang dapat
menyebabkan kerusakan dalam waktu yang sangat singkat sekali. Dalam hal
sambungan las , patah getas ini menjadi lebih penting lagi karena adanya
faktor-faktor yang membantu seperti : konsentrasi tegangan, struktur yang
tidak sesuai dan adanya cacat dalam lasan. berhubung dengan hal ini maka
dalam usaha mempertinggi keamanan las, perlu adanya penilaian ketahanan
daerah las terhadap patah getas.
15
Gambar 2.6 Diagram CCT Dan Hubungan Antara Waktu Pendingin Dengan
Kerasan Dan Struktur
Sumber : Harsono Wiryosumarto, Toshi Okumura. 2008. Teknologi Pengelasan
Logam. Jakarta : PT Balai Pustaka (Persero)
1. Pengujian Ketangguhan Dari Daerah Las
Untuk menilai ketahanan daerah las terhadap patah getas perlu adanya
pengujian yang juga mempertimbangkan faktor-faktor dinamis yang
dapat mempengaruhi patah getas, seperti kecepatan regang, takik, tebal
plat, tegangan sisa, konsentrasi tegangan dan regangan dan lain
sebagainya. Untuk menampung hal-hal dinamik ini perlu pengujian
dengan skala besar, baik dalam jumlah maupun dalam dimensi. Tetapi
dipandang dari sudutu ekonomi hal ini tidak mungkin dilakukan, karena
itu dibuat pengujian skala kecil yang distandarkan yang disebut
16
pengujian takik. Temperatur transisi dan kriteria pengujian takik
ditunjukkan dalam Tabel 2.2 sebagai berikut.
Tabel 2.5 Suhu Transisi Dan Kriteria Patahan
Sumber : Harsono Wiryosumarto, Toshi Okumura. 2008. Teknologi
Pengelasan Logam. Jakarta : PT Balai Pustaka (Persero)
2. Ketangguhan Dan Penggetasan Batas Las
Struktur logam pada daerah pengaruh panas atau HAZ berubah
secara berangsur dari struktur logam induk ke struktur logam las, seperti
yang terlihat dalam Gambar 2.6. Pada daerah HAZ yang dekat dengan
garis lebur, kristalnya tumbuh dengan cepat dan membentuk butir-butir
kasar. Daerah ini dinamakan batas las.
Di dalam daerah pengaruh panas, besar butir dan struktur berubah
sesuai dengan siklus termal yang terjadi pada waktu pengelasan. Karena
siklus termal yang terjadi sangat rumit maka dengan sendirinya
perubahan ketangguhannya juga sangat rumit. Pada daerah batas las
dimana buti-butir nya sangat kasar logam menjadi sangat getas dan
disebut penggetasan batas las. Pada batas las ini terjadi konsentrasi
tegangan yang disebabkan oleh diskontinuitas pada kaki manik las, takik
las, retak las dan lain sebagainya. Kegetasan dari batas las ini, disamping
17
disebabkan oleh butir-butir yang kasar, mungkin juga karena cacat-cacat
las atau titik-titik pusat konsentrasi tegangan pada batas las merupakan
usaha yang sangat penting dalam menjamin ketangguhan sambungan las.
Gambar 2.7 Skema Struktur Mikro Daerah HAZ
Sumber : Harsono Wiryosumarto, Toshi Okumura. 2008. Teknologi Pengelasan
Logam. Jakarta : PT Balai Pustaka (Persero)
Gambar 2.8 Perubahan Temperatur Transisi Pada Lasan
Sumber : Harsono Wiryosumarto, Toshi Okumura. 2008. Teknologi
Pengelasan Logam. Jakarta : PT Balai Pustaka (Persero)
Ketangguhan yang terjadi tergantung pada suhu pemanasan
maksimum dan kecepatan pendinginan dari 800˚C sampai 500˚C.
Berdasarkan pada kecepatan pendinginan, perubahan struktur yang
terjadi sebagai berikut :
Martensit bainit bawaan bainit atas ferit + perlit
18
Bila didingin-cepatkan atau dicelup bainit bawah dan bainit atas
akan membentuk struktur antara (Zw).
Gambar 2.9 Hubungan Antara Waktu Pendinginan, Struktur Mikro dan
Kekuatan Tumbuk pada Daerah HAZ
Sumber : Harsono Wiryosumarto, Toshi Okumura. 2008. Teknologi
Pengelasan Logam. Jakarta : PT Balai Pustaka (Persero)
Ketangguhan yang paling baik didapat bila terbentuk struktur
ganda dari martensit dan bainit bawah. Sedangkan bila terjadi bainit atas
dan ferit kasar ketangguhan baja menjadi sangat rendah. Perubahan
struktur diatas disebabkan oleh perbedaan sifat mampu keras baja yang
disebabkan karena adanya perbedaan komposisi kimia dan perbedaan
kecepatan pendinginan karena panas pengelasan, pemanasan mula, tebal
pelat dan lain sebagainya. Semua faktor tersebut merubah besarnya
penggetasan batas las secara rumit sekali. Untuk menjelaskan terjadinya
perubahan struktur ini biasanya digunakan diagram CCT. Disamping hal
di atas juga dikembangkan usaha pembuatan pelat baja yang mempunyai
penggetasan batas las sekecil-kecilnya dengan mengatur komposisi
kimia.
3. Pengaruh Komposisi Kimia Dan Masukan Panas Las Terhadap
Penggetasan Batas Las.
Penggetasan batas las disebabkan oleh tumbuhnya kristal menjadi
butir-butir kasar atau karena terbentuknya struktur bainit atas. Karena itu
dalam hal ini sangat penting untuk menjalankan hubungan antara
19
ketangguhan batas las, komposisi kimia logam induk dan kecepatan
pendinginan.
(a)
(b)
Gambar 2.10 Diagram CCT untuk Baja BJ60 (a) dan BJ80 (b)
Sumber : Harsono Wiryosumarto, Toshi Okumura. 2008. Teknologi
Pengelasan Logam. Jakarta : PT Balai Pustaka (Persero)
Pada baja kekuatan 80 kg/mm2, tingkat kegetasan yang terjadi
karena prubahan masukan panas lebih besar bila dibandingkan dengan
baja kekuatan 60 kg/mm2. Dalam hal baja kekuatan 80 kg/mm
2, karena
banyaknya macam dan tingginya kadar unsur paduan, maka pada
pendinginan cepat, baja akan menjadi keras tetapi tangguh karena
terbentuknya struktur martensit dan bainit bawah pada batas las.
Sebaliknya pada kecepatan pendinginan rendah akan terbentuk struktur
bainit atas yang akan mengurangi ketangguhan dari batas las.
20
Bila terbentuk struktur bainit atas, maka akan terbentuk butir-butir
martensit karbon tinggi yang sangat getas di antara bainit atas. Kalau hal
ini terjadi ketangguhan batas las akan lebih rendah lagi bila dibandingkan
terbentuknya struktur ferit-perlit. Dalam hal baja kekuatan 80 kg/mm2,
karena mengandung banyak unsur paduan dengan kadar yang tinggi,
maka kemungkinan terbentuknya bainit atas sangat besar, sehingga
dengan kecepatan pendinginan yang rendah tingkat kegetasannya lebih
tinggi dari pada baja dengan kadar unsur paduan yang rendah
Gambar 2.11 Pengaruh Masukan Panas Pada Sifat Tumbuk
Sumber : Harsono Wiryosumarto, Toshi Okumura. 2008. Teknologi Pengelasan
Logam. Jakarta : PT Balai Pustaka (Persero)
Dari uraian ini, jelas bahwa pengaruh komposisi kimia logam induk
terhadap ketangguhan bata las dapat berubah secara rumit sekali, tidak
hanya karena banyaknya macam dan besarnya kadar tiap-tiap unsur,
tetapi juga karena kecepatan pendinginan yang terjadi selama pengelasan.
Sehingga jelas lah bahwa penggetasan batas las sebagian besar
tergantung pada komposisi kimia dari logam induk dan kecepatan
pendinginan dari daerah las serta masukan panas. Karenaitu diperlukan
pengawasan yang ketat terhadap syarat-syarat pengelasan, sehingga
untuk pengawasan ini diperlukan diagram transformasi pendinginan
berlanjut atau diagram CCT dan nomografi dari bermacam-macam pelat
baja.
1) Cara Untuk Menurunkan Penggetasan Batas Las
21
a) Penggunaan baja yang kurang peka terhadap penggetasan batas las.
Cara yang banyak digunakan adalah mengurangi kadar paduan dan
karbon dalam baja dan mempertinggi kadar nikel. Penurunan kadar
unsur paduan dan karbon tidak hanya efektif untuk mengurangi
pengetasan batas las tetapi juga sangat baik untuk menghindari
terjadinya retak las. Cara ini banyak sekali digunakan untuk
memproduksi baja kekuatan 60 kg/mm² atau yang lebih kuat.
b) Pembatasan masukan panas.
Pembatasan masukan panas digunakan juga sebagai suatu cara
untuk mengurangi penggetasan batas las misalnya dalam pengelasan
baja kekuatan 70 kg/mm² dan 80 kg/mm², biasanya diusahakan agar
masukan panas yang kurang dari 50 atau 40 KJ/Cm. dengan masukan
panas yang rendah ini dapat dicapai temperatur transisi uji takik
Charpy dari batas las, dibawah 0˚C. Dalam hal ini jelas bahwa
pemanasan mula yang berlebihan, dengan tujuan untuk memperlambat
pendinginan, tidak dikehedaki karena ini akan menambah besarnya
masukan panas. karena itu pemanasan mula harus diusahakan
serendah mungkin asal cukup untuk menghidari terjadinya retak las.
c) Penurunan Penggetasan Melalui Cara Pengelasan
Cara lain untuk untuk menurunan penggetasan batas las adalah
memperbaiki struktur mikro yang terjadi dengan cara pemansan
kembali melalui panas las. Jadi di dalam pengelasan lapis banyak
sebenarnya secara tidak langsung telah dilakukan usaha penurunan
penggetasan. Dalam hal ini lapisan las yang ada di bawah dipanaskan
oleh lapisan di atasnya sehingga dicapai temperatur di atas titik
transformasi Ac3 yang menyebabkan terbentuknya butir-butir kristal
yang halus.
2.4.4 Ketangguhan Logam Las
Tidak perlu dijelaskan lagi bahwa ketangguhan logam las juga tergantung
dari strukturnya seperti halnya pada logam induk dan pada batas las. Hanya
saja logam las adalah logam ynag dalam proses pengelasan mencair dan
22
kemudian membeku, sehingga logam las ini banyak sekali mengandung
oksigen dan gas-gas lain.
Komposisi logam las sudah barang tentu tergantung dari proses
pengelasan yang digunakan, tetapi dapat diperkirakan bahwa komposisinya
akan terdiri dari komponen logam induk dan komponen bahan las yang
digunakan. Karena itudalam menganalisa ketangguhan logam las harus
diperhatikan pengaruh unsur lain yang terserap selama proses pengelasan,
terutama oksigen, dan pengaruh dari strukturnya sendiri.
1. Pengaruh Oksigen
Pada waktu logam las masih cair, oksigen dihalangi oleh terak dan
gas pelindung yang terbentuk oleh bahan pembungkus elektroda. Tetapi
walaupun demikian penyerapan oksigen oleh logam las cair tidak dapat
dihalangi sepenuhnya, sehingga logam las mengandung lebih banyak
oksigen bila dibanding dengan logam induk, sehingga terjadi perbedaan
keuletan antara keduanya. Pada umumnya oksigen akan membentuk
butiran oksida dalam logam las dan menurunkan kekuatan tumbuk
charpy. Sama halnya seperti oksigen, nitrogen diperkirakan juga banyak
terserap ke dalam logam las dan ini pun menyebabkan berkurangnya
ketangguhan.
Pada umumnya, dalam las busur gas, banyaknya oksigen yang
diserap tergantung dari macam gas pelindungnya. Dalam las dengan
pelindung gas argon, kadar oksigen yang terserap sangat rendah,
sedangkan dalam pelindung CO2, oksigen yang terserap lebih tinggi.
Dalam pengelasan manual dan pengelasan busur rendam, kandungan
oksigen dalam logam las sangat tergantung dari bahan selubung dan
kebasaan dari fluks.
23
Gambar 2.12 Hubungan Antara Sifat Tumbuk dan Kadar O2 Dalam Logam
Lasan
Sumber : Harsono Wiryosumarto, Toshi Okumura. 2008. Teknologi
Pengelasan Logam. Jakarta : PT Balai Pustaka (Persero)
2. Pengaruh Struktur
Pengaruh struktur logam las terhadap ketangguhan pada dasarnya
sama saja seperti pada batas las. Tetapi karena logam las dalam proses
pengelasan ini mencair dan kemudian membeku, maka kemungkinan
besar terjadi pemisahan komponen yang menyebabkan terjadinya struktur
yang tidak homogen. Jadi jelas bahwa kecuali terjadinya pemisahan,
pengaruh struktur terhadap batas las yaitu struktur bainit atas dan ferit
kasar menurunkan ketangguhan dan struktur bainit bawah dan martensit
mempertinggi ketangguhan.
2.5 Retak Pada Daerah Las
2.5.1 Jenis Retak Las
Retak las dapat dibagi dalam dua kelompok yaitu kelompok retak
dingin dan kelompok retak panas. Retak dingin adalah retak yang terjadi di
daerah las pada suhu di bawah suhu transformasi martensit(Ms) yang
tingginya kira-kira 300˚C, sedangkan retak panas adalah retak yang terjadi
pada suhu di atas 550˚C.
24
Retak dingin dapat terjadi tidak hanya pada daerah HAZ, tetapi juga
pada logam las. Retak dingin daerah pengaruh panas yang sering terjadi
dapat dilihat dalam gambar 2.12. Retak dingin utama pada daerah ini adalah
retak bawah manik las, retak akar dan retak kaki. Sedangkan retak dingin
pada logam las biasanya adalah retak memanjang dan retak melintang.
Gambar 2.13 Retak Dingin
Sumber : Harsono Wiryosumarto, Toshi Okumura. 2008. Teknologi
Pengelasan Logam. Jakarta : PT Balai Pustaka (Persero)
Retak panas dibagi menjadi dalam dua kelas yaitu retak karena
pembebanan tegangan pada daerah pengaruh panas yang terjadi pada suhu
antara 550˚C-700˚C dan retak yang terjadi pada suhu di atas 900˚C yang
terjadi pada peristiwa pembekuan logam las. Retak panas yang sering terjadi
pada logam las karena pembekuan biasanya berbentuk retak kawah, dan
retak memanjang. Pada pengelasan baja tahan karat austenit, biasanya
terjadi retak panas di daerah HAZ dan logam las. Retak panas karena
pembebasan tegangan pada umumnya terjadi pada daerah kaki di dalam
daerah pengaruh panas.
Gambar 2.14 Retak Panas
Sumber : Harsono Wiryosumarto, Toshi Okumura. 2008. Teknologi
Pengelasan Logam. Jakarta : PT Balai Pustaka (Persero)
25
Gambar 2.15 Skema Retak Bebas Tegang
Sumber : Harsono Wiryosumarto, Toshi Okumura. 2008. Teknologi
Pengelasan Logam. Jakarta : PT Balai Pustaka (Persero)
2.5.2 Penyebab Retak Las Dan Cara Menanggulangi
1. Retak dingin di daerah pengaruh panas (HAZ)
Retak dingin di daerah pengaruh panas atau HAZ biasanya terjadi antara
beberapa menit sampai 48 jam sesudah pengelasan.Karena itu retak ini
disebut juga retak lambat.Retak dingin disebabkan oleh 3 hal berikut :
a) Struktur daerah pengaruh panas (HAZ).
Struktur dari daerah pengaruh panas ditentukan oleh komposisi
kimia dari logam induk dan kecepatan pendinginan dari daerah las. Retak
dingin di daerah HAZ dalam pengelasan baja biasanya terjadi pada
daerah martensit. Pengaruh dari unsur paduan terhadap kepekaan retak
dingin dari daerah HAZ biasanya dapat dilihat dari harga ekivalen karbon
dari unsur-unsur yang dikandung (Cek) dan harga parameter retak (PCM).
Dalam hal ini jika nilai dari Cek dan PCM turun, maka kepekaan terhadap
retak dingin dari daerah pengaruh panas juga turun. Kekuatan baja yang
turun karena turunnya Cek dan PCM dapat diperbaiki dengan mengatur
jenis dan banyaknya unsur yang dicampurkan pada waktu pembuatan
baja. Selain itu dapat juga diperbaiki dengan memilih kondisi pengerolan,
misal dilakukan pada suhu rendah atau memilih dan mengatur proses
perlakuan panas yang digunakan.
b) Hidrogen difusi dalam daerah las.
Retak las juga dipengaruhi oleh adanya difusi hidrogen dari logam
las ke dalam daerah pengaruh panas. Pada waktu logam las mencair,
26
logam ini menyerap hidrogen dengan jumlah besar yang dilepaskan
dengan cara difusi pada suhu rendah karena pada suhu tersebut kelarutan
hidrogen menurun. Hidrogen yang didifusikan ini menyebabkan
terjadinya retak di daerah pengaruh panas.
Gambar 2.16 Kelarutan Hidrogen Dalam Besi Pada Tekanan 1 atm
Sumber : Harsono Wiryosumarto, Toshi Okumura. 2008. Teknologi Pengelasan
Logam. Jakarta : PT Balai Pustaka (Persero)
Sumber dari hidrogen yang diserap adalah air dan zat organik yang
terkandung di dalam fluks atau kelmebaban udara atmosfir. Di samping
itu minyak, zat organik dan air yang melekat pada rongga-rongga dan
permukaan pelat atau kawat las juga merupakan sumber hidrogen.
Hubungan antara tekanan parsial uap air dalam atmosfir dan hidrogen
difusi dalam logam las serta hubungan antara lamanya elektroda di
atmosfir dan kadar uap dalam fluks ditunjukkan pada gambar 2.15 dan
2.16. Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa bila elektroda terlalu lama
diletakkan di luar, fluksnya akan mengisap uap air dan akibatnya logam
yang dilas dengan elektroda ini kepekaannya terhadap retak las akan
naik.
27
Gambar 2.17 Pengaruh Udara Terhadap Kadar Hidrogen Difusi Dalam
Logam Lasan
Sumber : Harsono Wiryosumarto, Toshi Okumura. 2008.
Teknologi Pengelasan Logam. Jakarta : PT Balai Pustaka (Persero)
Gambar 2.18 Penyerapan Uap Oleh Elektroda Terbungkus
Sumber : Harsono Wiryosumarto, Toshi Okumura. 2008. Teknologi Pengelasan
Logam. Jakarta : PT Balai Pustaka (Persero)
Usaha untuk menghindari retak las dapat dilakukan dengan
menghilangkan sumber hidrogen dan melepaskan hidrogen yang telah
diserap. Untuk hal ini dilakukan penurunan kecepatan pendinginan
dengan memberikan pemanasan mula pada temperatur antara 50 sampai
200˚C atau memberikan pemanasan kemudian pada temperatur antara
200˚C sampai 300˚C.
Dalam usaha mengurangi hidrogen difusi ini dapat juga digunakan
fluks yang mengandung banyak karbonat. Dengan fluks ini akan
dihasilkan gas karbon dioksida yang dapat menurunkan tekanan parsial
28
hidrogen di dalam busur listrik yang dengan sendirinya akan mengurangi
hidrogen difusi.
c) Tegangan.
Tegangan yang dapat mempengaruhi terjadinya retak las adalah
tegangan sisa dan tegangan termal. Tegangan sisa banyak sekali
tergantung pada rancangan las, proses pengelasan yang digunakan dan
pengawasannya. Kenaikan dari tebal plat akan mempertinggi besarnya
tegangan sisa dan akan menyebabkan terjadinya retak las. Untuk
menghindari retak las dalam las sudut pada pengelasan baja dengan
kepekaan retak las yang tinggi dapat digunakan elektroda terbungkus
yang mempunyai logam las dengan kekuatan rendah dan keuletan tinggi.
d) Cara menghindari retak las.
Sebab utama dari terjadinya retak las seperti telah diterangkan
diatas adalah terbentuknya struktur martensit pada daerah HAZ.
Terjadinya hidrogen difusi pada logam las dan besarnya tegangan yang
bekerja pada daerah las. Karena itu dalam menghindari terjadinya retak
las pada daerah pengaruh panas, maka faktor-faktor yang menyebabkan
terjadinya hal-hal di atas harus diusahakan serendah-rendahnya. Usaha
penanggulangan retak las dapat disimpulkan sebagai berikut :
1. Sejauh mungkin menggunakan baja dengan harga Cek dan PCM rendah,
sehingga terbentuknya struktur martensit pada daerah HAZ dapat
dihindari.
2. Sedapat mungkin menggunakan elektroda dengan fluks yang
mempunyai kadar hidrogen rendah.
3. Menghilangkan kristal air yang terkandung dalam fluks basa yang
sering digunakan dalam las busur rendam.
4. Elektroda yang akan digunakan harus dipanggang lebih dahulu dan
penyimpanannya harus sedemikian rupa sehingga elektroda yang
sudah dipanggang tersebut tidak menyerap uap air.
5. Sebelum mengelas, pada daerah sekitar kampuh harus dibersihkan dari
air, karat, debu, minyak dan zat organik yang dapat menjadi sumber
hidrogen.
29
6. Penggunaan CO2, sebagai gas pelindung akan sangat mengurangi
terjadinya difusi hidrogen.
7. Untuk melepaskan kadar hidrogen difusi dapat digunakan las dengan
masukan panas tinggi, atau dilakukan pemanasan mula dan penahanan
suhu lapisan las yang dapat memperlambat pendinginan.
8. Penurunan kadar hidrogen difusi dapat juga dilakukan dengan
perlakuan panas kemudian.
9. Menghindari pengelasan pada waktu hujan atau di tempat di mana
daerah las dapat kebasahan.
10. Tegangan yang terjadi pada daerah las harus siusahakan serendah
mungkin dengan pemilihan dan pengawasan rancangan dan cara
pengelasannya yang tepat.
2. Retak lamel
Pada konstruksi kerangka yang besar seperti bangunan laut, biasanya
digunakan plat tebal, sehingga pada daerah las terjadi tegangan yang besar
pula. Butiran dengan bentuk kubus seperti MnS atau Mn Si O3 biasanya
lebih peka terhadap retak lamel dari pada butiran berbentuk bulat. Karean
hal tersebut, maka pada baja tahan retak biasanya kadar belerang diusahakan
serendah-rendahnya. Penambahan unsur Ce atau Ca pada baja dapat
membentuk butiran bukan logam yang berbentuk bulat, sehingga
pengurangan kepekaan baja terhadap retak lamel di samping pengurangan
kadar S, dapat juga dilakukan dengan penambahan Ce dan Ca. Sifatnya
yang khusus, retaak lamel juga mempunyai sifat seperti retak las pada
umumnya. Karena itu retak lamel di samping sangat mempengaruhi oleh
bentuk butir bukan logam, juga dipengaruhi oleh harga Cek atau PCM kadar
hidrogen difusi dan tegangan sisa.
Gambar 2.19 Retak Lamel Yang Dimulai Dari Retak Akar
Sumber : Harsono Wiryosumarto, Toshi Okumura. 2008. Teknologi Pengelasan
Logam. Jakarta : PT Balai Pustaka (Persero)
30
Gambar 2.20 Pengaruh Kadar Belerang Pada Kepakaan Retak Lamel
Sumber : Harsono Wiryosumarto, Toshi Okumura. 2008. Teknologi
Pengelasan Logam. Jakarta : PT Balai Pustaka (Persero)
Hubungan antara kepekaan retak lamel dengan indeks kepekaan PL,
yang mencakup komposisi kimia, kadar hidrogen difusi dan butiran bukan
logam ditunjukkan dalam gambar 2.19. Hubungan antara PL dan tegangan
kritik pada uji tarik dengan bebas tarik searah dengan tebal plat dapat dilihat
pada gambar 2.20
Gambar 2.21 Hubungan Antara Retak Lamel dan Kepekaan PL
Sumber : Harsono Wiryosumarto, Toshi Okumura. 2008. Teknologi
Pengelasan Logam. Jakarta : PT Balai Pustaka (Persero)
31
Gambar 2.22 Hubungan Antara Kepekaan PL dan Tegangan Kritik Pada
Arah Tebal
Sumber : Harsono Wiryosumarto, Toshi Okumura. 2008. Teknologi
Pengelasan Logam. Jakarta : PT Balai Pustaka (Persero)
1. Retak lintang pada logam las
Retak dingin di samping terjadi pada daerah HAZ juga dapat terjadi
pada logam las. Retak ini biasanya terjadi dengan arah tegak lurus atau
melingtang terhadap garis las seperti yang ditunjukkan pada skema dalam
gambar 2.22, dan disebut retak lintang.
Retak lintang dapat terjadi pada pengelasan busur rendam atau pada
las busur listrik dengan elektroda terbungkus dan juga pada pengelasan
yang menggunakan logam las dengan kekuatan lebih dari 75 kg/mm2.
Gambar 2.23 Skema Dari Retak Lintang
Sumber : Harsono Wiryosumarto, Toshi Okumura. 2008. Teknologi Pengelasan
Logam. Jakarta : PT Balai Pustaka (Persero)
32
Retak lintang sama halnya dengan retak dingin, terjadi karena
adanya hidrogen difusi yang keluar dari fluks atau pembungkus
elektroda. Pada permukaan manik las, hidrogen difusi yang dikandung
dapat dilepaskan dengan mudah bila dibandingkan dengan hidrogen yang
ada bagian dalam. Karena itu lintang biasanya terdapat pada tengah-
tengah tebal lasan tanpa menembus permukaan. Dengan penjelasan
tersebut, jelaslah bahwa cara menghindari retak lintang adalah
menurunkan kadar hidrogen difusi. Di samping pengeringan dan
penyimpanan yang baik dari bahan-bahan las terhadap uap air,
pemanasan mula dan pemanasan kemudian sangat membanut sekali
dalam melepaskan hidrogen difusi.
2. Retak pada daerah las karena proses pembebasan tegangan
Retak yang terjadi karena perlakuan panas sesudah pengelasan
adalah retak karena anil pembebasan tegangan, yang dilakukan pada suhu
500˚C sampai 700˚C. Tempat terjadinya retak anil ini adalah pada batas
butir, terutama butir kasar pada daerah pengaruh panas.
Gambar 2.24 Hubungan Antara Retak Bebas Tegang Dan Temperatur
Waktu Pemanasan Dengan Pengujian Lengkung U
Sumber : Harsono Wiryosumarto, Toshi Okumura. 2008. Teknologi Pengelasan
Logam. Jakarta : PT Balai Pustaka (Persero)
33
Gambar 2.25 Retak Bebas Tegang Pada Pengujian Celah Y Dari Baja BJ 80
Yang Dibebaskan
Sumber : Harsono Wiryosumarto, Toshi Okumura. 2008. Teknologi
Pengelasan Logam. Jakarta : PT Balai Pustaka (Persero)
Bila dilihat dari bahan, baja kekuatan 80 kg/mm2 dan baja paduan
rendah Cr-Mo-V adalah baja yang sangat peka terhadap retak karena
pembebasan tegangan. Pengaruh komposisi kimia pada kepekaan retak
tersebut dapat diperkirakan dengan menggunakan perumusan sebagai
berikut. Menurut Nakamura, Achiki dan Okabayashi :
ΔG = (Cr) + 3,3 (Mo) + 8,1 (V) – 2
Menurut Ito dan Nakanashi :
PSR = (Cr) + (Cu) + 2(Mo) + 10(V) + 7(Ne) + 5(Ti)
Dari kedua rumus tersebut bila ΔG atau PSR mempunyai harga positif
maka terjadi keretakan. Bila baja mengandung karbon kurang dari 0,1%
atau krhom lebih dari 1,5% , kepekaannya terhadap retak karena
pembebasan tegangan menjadi rendah sehingga persamaan PSR tidak
berlaku. Di samping unsur-unsur diatas ternyata bahwa unsur : P, S, B,
As dan Sb juga mempertinggi kepekaan baja terhadap retak karena
pembebasan tegangan.
34
Gambar 2.26 Diagram Schaeffler
Sumber : Harsono Wiryosumarto, Toshi Okumura. 2008. Teknologi Pengelasan
Logam. Jakarta : PT Balai Pustaka (Persero)
Untuk menghindari keretakan ini, harus diusahakan untuk
menggunakan baja dengan harga ΔG dan PSR rendah. Karena retak ini
juga terjadi oleh adanya konsentrasi tegangan seperti pada bagian kaki
dari lasan, maka bagian ini harus diselesaikan sehalus mungkin sehingga
tidak ada takikan. Di samping itu juga harus dihindari adanya garis las
yang menyilang atau terlalu dekat satu sama lain.
3. Retak Panas
Retak panas biasanya terjadi pada waktu logam las mendingin
setelah pembekuan selesai. Retak ini terjadi karena adanya tegangan
yang timbul yang disebabkan oleh penyusutan dan sifat baja yang
ketangguhannya turun pada suhu sedikit dibawah suhu pembekuan.
Dengan demikian maka retak ini akan terjadi pada batas butir, karena
pada tempat tersebut biasanya terbentuk senyawa dengan titik cair
rendah. Karena itu unsur seperti Si, Ni, S, dan P akan mempertinggi
kepekaan baja terhadap retak jenis ini.
Usaha menghindari retak panas adalah menurunkan kadar Si dan Ni
serendah mungkin dan menghilangkan kandungan S dan P sejauh
mungkin. Dalam hal baja tahan karat austenit menghindarinya adalah
mengusahakan agar 5 sampai 10% dari ferit δ terdapat dalam struktur
35
austenit. Dalam memperkirakan jumlah ferit yang ada dalam austenit
biasanya digunakan diagram Schaeffler seperti terlihat dalam gambar
2.25.
2.6 Jenis Sambungan Las
Jenis Sambungan Pengelasan adalah tipe sambungan material atau plat yang
digunakan untuk proses pengelasan. Jenis sambungan las mempunyai beberapa
macam yang menjadi jenis sambungan utama yaitu Butt Joint, Fillet (T) Joint,
Corner Joint, Lap Joint dan Edge Joint.
1) Butt Joint
Sambungan butt joint adalah jenis sambungan tumpul, dalam
aplikasinya jenis sambungan ini terdapat berbagai macam jenis kampuh atau
groove yaitu V groove (kampuh V), single bevel, J groove, U Groove,
Square Groove untuk melihat macam macam kampuh las lebih detail
silahkan lihat gambar berikut ini.
Gambar 2.27 Macam-macam Bentuk Kapuh Pada Butt Joint
Sumber : https://www.pengelasan.net/sambungan-las/
2) T (Fillet) Joint
T Joint adalah jenis sambungan yang berbentuk seperti huruf T, tipe
sambungan ini banyak diaplikasikan untuk pembutan kontruksi atap,
konveyor dan jenis konstruksi lainnya. Untuk tipe groove juga terkadang
digunakan untuk sambungan fillet adalah double bevel, namun hal tersebut
sangat jarang kecuali pelat atau materialnya sangat tebal. Berikut ini gambar
sambungan T pada pengelasan.
36
Gambar 2.28 Macam-macam Sambungan T (Fillet) joint
Sumber : https://www.pengelasan.net/sambungan-las/
3) Corner Joint
Corner Joint mempunyai desain sambungan yang hampir sama dengan
T Joint, namun yang membedakannya adalah letak dari materialnya. Pada
sambungan ini materialnya yang disambung adalah bagian ujung dengan
ujung. Ada dua jenis corner joint, yaitu close dan open. Untuk detailnya
silahkan lihat pada gambar di bawah ini.
Gambar 2.29 Sambungan Corner Joint
Sumber : https://www.pengelasan.net/sambungan-las/
37
4) Lap Joint
Tipe sambungan las yang sering digunakan untuk pengelasan spot atau
seam. Karena materialnya ini ditumpuk atau disusun sehingga sering
digunakan untuk aplikasi pada bagian body kereta dan cenderung untuk plat
plat tipis. Jika menggunakan proses las SMAW, GMAW atau FCAW
pengelasannya sama dengan sambungan fillet.
Gambar 2.30 Macam-Macam Sambungan Lap Joint
Sumber : https://slideplayer.info/slide/12369808/
2.7 Jenis Elektroda
Elektroda adalah konduktor yang dilalui arus listrik dari satu media ke
yang lain, biasanya dari sumber listrik ke perangkat atau bahan. Elektroda
dapat mengambil beberapa bentuk yang berbeda, termasuk kawat, piring, atau
tongkat, dan yang paling sering terbuat dari logam, seperti tembaga, perak,
timah, atau seng, tetapi juga dapat dibuat dari bahan konduktor listrik
nonlogam, seperti grafit. Elektroda yang digunakan dalam pengelasan, listrik,
baterai, obat-obatan, dan industri untuk proses yang melibatkan elektrolisis.
Berikut adalah macam-macam dari elektroda :
a) Elektroda Berselaput
Elektroda berselaput yang dipakai pada Ias busur listrik mempunyai
perbedaan komposisi selaput maupun kawat Inti. Pelapisan fluksi pada
kawat inti dapat dengah cara destrusi, semprot atau celup. Ukuran standar
diameter kawat inti dari 1,5 mm sampai 7 mm dengan panjang antara 350
sampai 450 mm. Jenis-jenis selaput fluksi pada elektroda misalnya selulosa,
kalsium karbonat (Ca C03), titanium dioksida (rutil), kaolin, kalium oksida
38
mangan, oksida besi, serbuk besi, besi silikon, besi mangan dan sebagainya
dengan persentase yang berbeda-beda, untuk tiap jenis elektroda.
Tebal selaput elektroda berkisar antara 70% sampai 50% dari diameter
elektroda tergantung dari jenis selaput. Pada waktu pengelasan, selaput
elektroda ini akan turut mencair dan menghasilkan gas CO2 yang
melindungi cairan las, busur listrik dan sebagian benda kerja terhadap udara
luar. Udara luar yang mengandung O2 dan N akan dapat mempengaruhi
sifat mekanik dari logam Ias. Cairan selaput yang disebut terak akan
terapung dan membeku melapisi permukaan las yang masih panas.
b) Klasifikasi Elektroda
Elektroda baja lunak dan baja paduan rendah untuk las busur listrik
manurut klasifikasi AWS (American Welding Society) dinyatakan dengan
tanda E XXXX yang artinya sebagai berikut :
E : menyatakan elaktroda busur listrik
XX (dua angka) : sesudah E menyatakan kekuatan tarik deposit las
dalam ribuan Ib/in2 lihat table.
X (angka ketiga) : menyatakan posisi pangelasan.
angka 1 untuk pengelasan segala posisi. angka 2 untuk pengelasan posisi
datar di bawah tangan
X (angka keempat) menyataken jenis selaput dan jenis arus yang cocok
dipakai untuk pengelasan lihat table.
Contoh : E 6013 Artinya:
Kekuatan tarik minimum den deposit las adalah 60.000 Ib/in2 atau 42
kg/mm2
Dapat dipakai untuk pengelasan segala posisi
Jenis selaput elektroda Rutil-Kalium dan pengelasan dengan arus AC
atau DC + atau DC –
c) Elektroda Baja Lunak
Dan bermacam-macam jenis elektroda baja lunak perbedaannya hanyalah
pada jenis selaputnya. Sedangkan kawat intinya sama, berikut macam-
macam elektroda baja lunak :
E 6010 dan E 6011
39
Elektroda ini adalah jenis elektroda selaput selulosa yang dapat dipakai
untuk pengelesan dengan penembusan yang dalam.Pengelasan dapat pada
segala posisi dan terak yang tipis dapat dengan mudah dibersihkan.
E 6012 dan E 6013
Kedua elektroda ini termasuk jenis selaput rutil yang dapat
manghasilkan penembusan sedang.Keduanya dapat dipakai untuk
pengelasan segala posisi, tetapi kebanyakan jenis E 6013 sangat baik
untuk posisi pengelesan tegak arah ke bawah.
E 6020
Elektroda jenis ini dapat menghasilkan penembusan las sedang dan
teraknya mudah dilepas dari lapisan las.Selaput elektroda terutama
mengandung oksida besi dan mangan.
Elektroda dengan Selaput Serbuk Besi Selaput
Elektroda jenis E 6027, E 6016, E 7014.E 7018.E 7024 dan E 7028
mengandung serbuk besi untuk meningkatkan efisiensi pengelasan.
Umumnya selaput elektroda akan lebih tebal dengan bertambahnya
persentase serbuk besi.
Elektroda Hydrogen Rendah Selaput
Elektroda jenis ini mengandung hydrogen yang rendah (kurang dari
0,5 %), sehingga deposit las juga dapat bebas dari porositas.Jenis-jenis
elektroda hydrogen rendah misalnya E 7015, E 7016 dan E 7018.
3.7.1 Pengaruh jenis elektroda
Dalam gambar 2.31 (a) dan (b) dapat dilihat pengaruh dari jenis dan
ukuran elektroda terhadap penyusutan lintan dan dalam gambar 2.32 (c)
ditunjukkan pengaruh dari alur kampuh. Dari gambar tersebut dapat dilihat
bahwa kampuh V menyebabkan perubahan bentuk yang lebih besar dari
kampuh X. Hal ini disebabkan karena pada pelat yang sama
tebalnya,kampuh V memerlukan bahan las yang lebih besar daripada
kampuh X.
40
Gambar 2.31: Pengaruh jenis elektroda
Sumber : Harsono Wiryosumarto, Toshi Okumura. 2008. Teknologi Pengelasan
Logam. Jakarta : PT Balai Pustaka (Persero)
2.8 Elektroda AWS E 6010
2.8.1 Spesifikasi Elektroda AWS E 6010
Elektroda mengandung sekitar 35% bahan organik yang di dalam busur
berubah menjadi gas pelindung dan berkontribusi pada busur tembus dalam
yang terkonsentrasi dengan terak yang membeku cepat. Fluks diekstrusi ke
kawat inti baja ringan hanya menggunakan natrium silikat yang menjamin
kekuatan lapisan.
Elektroda ini cocok untuk digunakan hanya pada DC + dan sangat ideal
untuk menjalankan akar penetrasi penuh menggunakan celah akar yang
dikendalikan dan wajah akar dan teknik manik stringer. Penggilingan sedikit
dari stringer bead dengan sikat kawat mencegah inklusi lateral yang diikuti
oleh hot pass yang khususnya pada baja dengan tekanan tinggi dan atau
karbon tinggi meningkatkan difusi hidrogen dan dengan demikian
mengurangi kemungkinan pemecahan hidrogen.
Elektroda ini cocok di aplikasikan untuk jenis logam dibawah ini:
Mild Steels: St 360, C-St 510 C, St 34.2, St 37.2, St 46.2, St 37.3, St 46.3,
St 52.3.
Pressure vessel steels: H1, H11, St 35 KKW, St 41 KKW.
41
High strength steels: St 52, St 35.4, St 45.4, St 52.4, St E210.7-St E415.7,
St E290.7, TM-St E415.7TM, St 35.8, S t45.8.API 5LX: X42 , X46, X52,
X56, X60.
2.8.2 Komposisi Elektroda AWS E 6010
Komposisi yang terkandung dalam elektroda AWS E 6010 sebagai
berikut:
Tabel 2.6 Komposisi Kimia Elektroda AWS E 6010
MIN C Mn Si S P Cr Ni Mo V Fe
MAX 0.2 1.2 1.0 - - 0.2 0.3 0.3 0.08
TYPICA
L 0.1 0.6 0.2 0.03 0.02 0.04 0.05 0.02 0.01 Bal.
Sumber: https://www.kobelco-welding.jp/handbook/products/view/125/
Tabel 2.7 Sifat Mekanik PROPERTY UNITS MINIMUM TYPICAL
Tensile strength 0.2% Proof N/mm2
430 580
stress Elongation on 4d
N/mm2
330 450
Reduction of Area (RA)
% 22 30
Impact energy -30 oC J 27 50
Sumber: https://www.kobelco-welding.jp/handbook/products/view/125/
Tabel 2.8 Temperatur Pengelasan
Ø (mm) 2.6 3.2 4.0
MIN 70 80 120
MAX 90 120 150
Sumber: https://www.kobelco-welding.jp/handbook/products/view/125/
2.9 Elektroda AWS E 6013
2.9.1 Spesifikasi Elektroda AWS E 6013
Penekanan desain fluks dirancang untuk menghasilkan slag pembekuan
yang cepat namun fluida sehingga memudahkan semua pengelasan posisi
termasuk vertikal ke bawah. Rutil seimbang, fluks selulosa yang
42
mengandung elemen paduan dan deoksidasi diekstrusi ke kawat baja ringan
dengan campuran silikat yang memastikan kekuatan dan stabilitas lapisan.
Elektroda dilas dengan busur stabil halus pada AC dan DC. Hujan
rintik-rintik minimal. Jahitan las halus, cerah, dan bergelombang rata. Untuk
pengelasan bawah dan vertikal ke bawah gunakan ampere menuju ujung
atas dan untuk pengangkatan vertikal dan overhead ke arah bawah kisaran.
Pelepasan terak sangat baik dan pemulihan logam hingga 90% sehubungan
dengan berat kawat inti.
Baja karbon-mangan ringan dan sedang hingga setebal 15 mm dengan
UTS maks 500 N / mm2. Nilai umum:
BS 1449 plate and sheet, BS 4360 grades 43A and 43C, Lloyds A & D ship
steel BS 4360 grade 50B Lloyds grades AH and DH, BS 3059 and BS 3601
grade 320-410, API 5L A-B and X42.
Tabel 2.9 Komposisi Kimia Elektroda AWS E 6013
C Mn Si S P Cr Ni Mo V Fe
MIN - - - - - - - - -
MAX 0.2 1.2 1.0 - - 0.2 0.3 0.3 0.08
TYPICAL 0.08 0.5 0.3 0.02 0.02 0.03 0.04 0.01 0.01
Sumber: https://www.nikkosteel.com /assets/1-mild-and-medium-tensile-steels
Tabel 2.10 Sifat Mekanik
PROPERTY UNITS MINIMUM TYPICAL
Tensile strength N/mm2 430 520
0.2% Proof stress N/mm2 330 430
Elongation on 4d % 17 28
Reduction of Area (RA) % - 70
Impact energy 0oC J - 60
Sumber: https://www.nikkosteel.com/images/1-mild-and-medium-tensile-steels
Tabel 2.11 Temperatur Pengelasan
Ø
(mm)
1.6 2.0 2.6 3.2 4.0 5.0
MIN
MAX
20
40
30
80
60
110
80
140
120
190
160
230
Sumber: https://www.nikkosteel.com/images/assets/1-mild-and-medium-tensile-
steels
43
2.10 Elektroda AWS E 6016
2.10.1 Spesifikasi Elektroda AWS E 6016
Kategori kawat las standart AWS SFA 5.1: E 6016 kawat las multi fungsi
untuk industri, repair &maintenance. Alur lasnya halus dan bersih,
penetrasinya dalam tanpa undercut. Baik untuk pengelasan pada celah.
Kawat las memiliki kestabilan nyala api yang sangat baik. Terfokus dan
stabil sehingga cocok untuk pengelasan root pass dan pengelasan segala
posisi. Alur lasnya memiliki peforma X-ray yang sangat baik.
Tabel 2.12 Komposisi Elektroda AWS E 6016 Composition (all-weld metal mass%)
Typical (AC) Guaranty a
C 0.08 0.15
Si 0.64 0.75
Mn 0.86 1.60
P 0.012 0.035
S 0.008 0.035
Ni 0.01 0.30
Cr 0.02 0.20
Mo <0.01 0.30
V 0.01 0.08
Others b 0.90 1.75
Sumber: http://www.raajratnaelectrodes.com
Tabel 2.13 Sifat Mekanik All-weld mechanical properties
Typical (AC) Guaranty
0.2%YS (MPa) TS
(MPa)
El on 4d (%)
IV -29℃ (J)
480
560
31
80
400min.
483min.
22min.
27min.
Sumber: http://www.raajratnaelectrodes.com
Tabel 2.14 Temperatur Pengelasan Welding parameters (A)
φ mm 1F, 1G, 2F,
2G
3G uphill, 4G Root pass c
2.6
3.2
60~90
90~130
50~80
80~120
30~80
60~110
4.0 130~180 110~170 90~140
5.0 180~240 150~200 130~180
Sumber: http://www.raajratnaelectrodes.com
44
2.11 Uji Tarik
Pengujian tarik dilakukan dengan penambahan beban secara
perlahanlahan, kemudian akan terjadi pertambahan panjang yang sebanding
dengan gaya yang bekerja. Kesebandingan ini terus berlanjut sampai bahan
sampai titik propotionality limit. Setelah itu pertambahan panjang yang
terjadi sebagai akibat penambahan beban tidak lagi berbanding lurus,
pertambahan beban yang sama akan menghasilkan penambahan panjang yang
lebih besar dan suatu saat terjadi penambahan panjang tanpa ada penambahan
beban, batang uji bertambah panjang dengan sendirinya. Hal ini dikatakan
batang uji mengalami yield (luluh). Keadaan ini hanya berlangsung sesaat dan
setelah itu akan naik lagi.
Kenaikan beban ini akan berlangsung sampai mencapai
maksimum, untuk batang yang ulet beban mesin tarik akan turun lagi sampai
akhirnya putus. Pada saat beban mencapai maksimum, batang uji mengalami
pengecilan penampang setempat (local necting) dan penambahan panjang
terjadi hanya disekitar necking tersebut. Pada batang getas tidak terjadi
necking dan batang akan putus pada saat beban maksimum.
2.11.1 Tegangan Dan Regangan Pada Baja
Konsep paling dasar dalam mekanika bahan adalah tegangan
danregangan. Konsep ini dapat diilustrasikan dalam bentuk yang paling
mendasar dengan meninjau sebuah batang prismatis yang mengalami gaya
aksial. Batang prismatis adalah sebuah elemen struktur lurus yang
mempunyai penampang konstan di seluruh panjangnya, dan gaya aksial
adalah beban yang mempunyai arah yang sama dengan sumbu
elemen,sehingga mengakibatkan terjadinya tarik atau tekan pada batang.
Dalam sambungan las sifat tarik sangat dipengaruhi oleh sifat dari
logam induk, sifat daerah HAZ, sifat logam las dan sifat-sifat dinamik dari
sambungan berhubungan erat dengan geometri dan distribusi tegangan
dalam sambungan. Dua batang uji tarik untuk sambungan las ditunjukkan
pada Gambar 2.33 yang satu dengan arah tarikan melintang garis las dan
yang lain dengan arah tarikan sejajar garis las. Dalam pengujian batang uji
tersebut dibebani dengan kenaikan beban sedikit demi sedikit sampai batang
45
uji patah. Kemudian sifat-sifat tarikannya dapat dihitung dengan persamaan
berikut.
Gambar 2.32 Ukuran Batang Uji Tarik Menurut AWS
Sumber : Harsono Wiryosumarto, Toshi Okumura. 2008. Teknologo
Pengelasan Logam. Jakarta : PT Balai Pustaka (Persero)
2.11.2 Kurva Tegangan Dan Regangan
Hasil-hasil pengujian biasanya tergantung pada benda uji. Karena
sangat kecil kemungkinannya kita menggunakan struktur yang ukurannya
sama dengan ukuran benda uji, maka kita perlu menyatakan hasil pengujian
dalam bentuk yang dapat diterapkan pada elemen struktur yang berukuran
berapapun. Cara sederhana untuk mencapai tujuan ini adalah dengan
mengkonversikan hasil pengujian tersebut ke tegangan dan regangan.
46
Setelah melakukan uji tarik atau tekan dan menentukan tegangan dan
regangan pada berbagai taraf beban, kita dapat memplot diagram tegangan
dan regangan. Diagram tegangan-regangan merupakan karakteristik dari
bahan yang diuji dan memberikan informasi penting tentang besar mekanis
dan jenis perilaku. Bahan baja struktural, yang dikenal dengan baja lunak
atau baja karbon rendah. Baja struktural adalah salah satu bahan metal yang
paling banyak digunakan untuk gedung, jembatan, menara, dan jenis
struktur lain. Diagram tegangan-regangan untuk baja struktural tipikal yang
mengalami tarik diperlihatkan pada gambar berikut .
Gambar 2.33 Kurva Tegang-Regang Teknik
Sumber : Harsono Wiryosumarto, Toshi Okumura. 2008. Teknologo
Pengelasan Logam. Jakarta : PT Balai Pustaka (Persero)
Gambar 2.34 Batas Elastik Dan Tegangan Luluh 0,2%
Sumber : Harsono Wiryosumarto, Toshi Okumura. 2008. Teknologo
Pengelasan Logam. Jakarta : PT Balai Pustaka (Persero)
47
2.12 Uji Impak
Uji impact adalah jenis pengujian yang dilakukan untuk mengetahui
seberapa besar kekuatan material tersebut. Ada 2 metode uji impact yang
biasa dilakukan dalam dunia industry, yaitu uji impact charpy dan uji impact
izod. Cara kerja alat uji impact adalah dengan memukul benda yang akan
diuji kekuatannya dengan pendulum yang berayun. Pendulum tersebut ditarik
hingga ketinggian tertentu lalu dilepas, sehingga pendulum tersebut memukul
benda uji hingga patah. Berikut adalah bagian dari alat uji impact charpy :
1. Badan Alat Uji Impact
Badan alat uji impact terbuat dari baja profil U 70 mm × 40 mm
dengan tebal baja 5mm. Sedangkan dimensi dari badan alat uji impact ini
adalah 750 mm × 400mm × 1000 mm. Proses pengerjaan yang dilakukan
dalam pembuatan badan alat uji impact ini adalah proses penyambungan
atau proses pengelasan. Badan alat uji impact berfungsi sebagai tempat
dudukan dari bearing dan tempat benda uji.
Gambar 2.35 Alat Uji Impact Charpy
Sumber : https://mirfandaniputra.wordpress.com/2017/01/07/uji-impact-
charpy/
2. Pandulum
Pendulum berfungsi sebagai beban yang akan diayunkan ke benda uji
dan juga terdapat pisau pemukul untuk mematahkan benda uji. Pendulum
terbuat dari baja pelat silinder dengan berat 8 kg. Pada bagian atas
pendulum dihubungkan ke bagian lengan pengayun dengan cara dilas.
48
3. Lengan Pengayun
Lengan pengayun berfungsi untuk menentukan gerakan ayunan dari
poros ke pendulum. Lengan pengayun ini terbuat dari baja silinder Ø 20 ×
600 mm dan pada bagian atasnya dihubungkan ke poros dengan dilas, serta
pada bagian bawahnya dihubungkan ke pendulum dengan cara dilas.
4. Poros Pengayun
Poros pengayun berfungsi sebagai penerus ayunan dari bearing
kelengan pengayun dan pendulum. Poros pengayun terbuat dari baja
silinder. Pada bagian ujung kanan dan kirinya dihubungkan ke bearing dan
pada bagian tengahnya dihubungkan ke lengan pengayun dengan cara dilas.
5. Bearing
Bearing berfungsi sebagai pengayun poros dan bearing yang digunakan
adalah bearing dengan ukuran diameter dalam atau diameter poros 25 mm.
Bearing ditempatkan pada bagian kanan atas dan kiri atas pada badan alat
uji impact dengan cara dibaut.
6. Tempat Benda Uji
Tempat benda uji berfungsi sebagai tempat diletakkannya benda uji
yang akan dilakukan pengujian. Tempat benda uji ini terbuat dari baja
profil. Tempat benda uji dilas menyatu dengan badan alat uji impact.
7. Busur Derjat dan Jarum Penunjuk
Busur derajat berfungsi sebagai alat pengukur atau alat baca dari hasil
pengujian. Jarum penunjuk berfungsi untuk menunjukkan angka pada busur
derajat yang merupakan hasil dari pengujian. Jarum penunjuk dihubungkan
ke poros pengayun dengan dibaut sehingga arah ayunannya sesuai dengan
arah ayunan poros pengayun.
8. Pisau Pemukul
Pisau pemukul berfungsi untuk memukul benda uji yang telah dibuat
takikan. Posisi pisau pada saat akan memukul adalah di belakang takikan
benda uji. Bahan pisau pemukul ini harus lebih keras dari benda yang akan
diuji dan sudut pisau pemukul adalah 30º. Besar energi (W1) pada setiap
sudut ayun dapat diketahui dari data pada tabel berikut ini :
49
Tabel 2.15 Energi Pada Setiap Sudut Ayun
Sumber : https://mirfandaniputra.wordpress.com/2017/01/07/uji-impact-
charpy/
2.12.1 Perumusan Pada Uji Impact Charpy
a) Usaha yang dilakukan pendulum waktu memukul benda uji atau usaha
yang diserap benda uji sampai patah dapat diketahui melalui rumus
sebagai berikut:
W1 = G × h1 (kg m)
Atau dapat juga diselesaikan dengan menggunakan rumus berikut ini :
W1 = G × λ(1 – cos α) (kg m)
dimana :
W1 = usaha yang dilakukan (kg m)
G = berat pendulum (kg)
h1 = jarak awal antara pendulum dengan benda uji (m)
λ = jarak lengan pengayun (m)
cos λ = sudut posisi awal pendulum
b) Sedangkan sisa usaha setelah mematahkan benda uji dapat diketahui
melalui rumu sebagai berikut :
W2 = G × h2 (kg m)
Sehingga dapat diperoleh persamaan sebagai berikut :
W2 = G × λ(1 – cos β) (kg m)
dimana :
W2 = sisa usaha setelah mematahkan benda uji (kg m)
50
G = berat pendulum (kg)
h2 = jarak akhir antara pendulum dengan benda uji (m)
λ = jarak lengan pengayun (m)
cos β = sudut posisi akhir pendulum
c) Besarnya usaha yang diperlukan untuk memukul patah benda uji dapat
diketahui melalui rumus sebagai berikut :
W = W1 – W2 (kg m)
Sehingga persamaan yang diperoleh dari rumus di atas adalah sebagai
berikut :
W = G × λ(cos β – cos λ) (kg m)
dimana :
W = usaha yang diperlukan untuk mematahkan benda uji (kg m)
W1 = usaha yang dilakukan (kg m)
W2 = sisa usaha setelah mematahkan benda uji (kg m)
G = berat pendulum (kg)
λ = jarak lengan pengayun (m)
cos λ = sudut posisi awal pendulum
cos β = sudut posisi akhir pendulum
d) Dan besarnya harga impact dapat diketahui dari rumus berikut ini :
dimana :
K = nilai impact (kg m/mm2)
W = usaha yang diperlukan untuk mematahkan benda uji (kg m)
Ao = luas penampang di bawah takikan (mm2)
2.12.2 Jenis Patahan
Takik (notch) dalam benda uji standar ditunjukkan sebagai suatu
konsentrasi tegangan sehingga diharapkan terjadi di bagian tersebut. Selain
bentuk V dengan sudut, takik dapat pula berbentuk lubang kunci (key hole).
secara umum perpatahan dibagi tiga yaitu :
a) Perpatahan berserat (fibrous fracture)
51
Melibatkan mekanisme pergeseran bidangbidang kristal di dalam
bahan (logam) yang ulet (ductile). Ditandai dengan permukaan patahan
berserat yang berbentuk dimpel yang menyerap cahaya dan
berpenampilan buram.
b) Perpatahan granular/kristalin
Dihasilkan oleh mekanisme pembelahan (cleavage) pada butir-butir
dari bahan (logam) yang rapuh (brittle). Ditandai dengan permukaan
patahan yang datar yang mampu memberikan daya pantul cahaya yang
tinggi (mengkilat).
c) Perpatahan campuran (berserat dan granular).
Merupakan kombinasi dua jenis perpatahan di atas.
Gambar 2.36 Jenis Takik
Sumber : http://hima-tl.ppns.ac.id/impact-test-pengujian-takik/
2.13 Uji Kekerasan Rockwell
Gambar 2. 37 Alat Uji Kekerasan Rockwell
(Sumber : https://alatlab.unand.ac.id)
52
Pengujian kekerasan Rockwell merupakan salah satu pengujian
kekerasan bahan yang banyak digunakan, hal ini dikarenakan pengujian
kekerasan Rockwell yang : sederhana, cepat, tidak memerlukan mikroskop
untuk mengukur jejak, dan relatif tidak merusak. Pengujian kekerasan
Rockwell dilaksanakan dengan cara menekan permukaan spesimen (benda
uji) dengan suatu indentor. Penekanan indentor ke dalam benda uji dilakukan
dengan menerapkan beban pendahuluan (beban minor), kemudian ditambah
dengan beban utama (beban mayor), lalu beban utama dilepaskan sedangkan
beban minor masih dipertahankan.(Michael Elkan,2017).
Besarnya beban minor ini adalah 10 kgf sedangkan besarnya beban utama
biasanya adalah 50 kgf, 90 kgf, atau 140 kgf. Penerapan beban minor pada
hakekatnya dimaksudkan untuk membantu mendudukan indentor di dalam
benda uji (spesimen) dan menghilangkan pengaruh dari penyimpangan
permukaan sehingga menciptakan permukaan spesimen yang siap untuk
menerima beban utama. Dengan demikian permukaan benda uji tidak perlu
dibuat dengan sehalus dan selicin mungkin.
Gambar 2. 38 Cara Kerja Mesin Rockwell
(Sumber : http://pusat-lingkaran.blogspot.com)
Keterangan :
F0 = beban pendahuluan (beban minor)
F1 = beban utama (beban mayor)
a = kedalaman penetrasi oleh beban minor
b = kedalaman penetrasi oleh beban total (F0 + F1)
53
e = kedalaman penetrasi setelah beban utama dilepaskan
Pengujian rockwell yang umumnya biasa dipakai ada tiga jenis yaitu
HRA, HRB, dan HRC. HR itu sendiri merupakan suatu singkatan dari
kekerasan rockwell atau rockwell hardness number dan kadang-kadang
disingkat dengan huruf R saja. Pengujian kekerasan dengan metode rockwell
ini diatur berdasarkan standar DIN 50103. Tingkat skala kekerasan menurut
metode rockwell adalah berdasarkan pada jenis indentor yang digunakan pada
masing-masing skala.
Dalam metode rockwell ini terdapat dua macam identor yang digunakan
pada pengujian kekerasan yaitu intan berbentuk kerucut yang memiliki sudut
puncak 120° di mana bagian ujungnya sedikit dibulatkan dengan jari-jari 0,2
mm dan indentor bola yang terbuat dari baja yang dikeraskan atau dari
tungsten karbida yang memiliki diameter 1/16", 1/8", 1/4", dan diameter 1/2".
Indentor kerucut intan sering disebut juga sebagai 'Brale'.
Gambar 2.39 identor type Ball dan Diamond
(Sumber :www.indiamart.com)
Pada pengujian kekerasan material dengan metode Rockwell dikenal ada
beberapa skala, misalnya skala B yang biasanya diaplikasikan pada material
yang lunak, seperti paduan-paduan tembaga, paduan aluminium dan baja
lunak, dengan menggunakan indentor bola baja berdiameter 1/16" dan beban
total sebesar 100 kgf. Sedangkan skala C diaplikasikan untuk material-
material yang lebih keras, seperti besi tuang, dan banyak paduan-paduan baja
yang memakai kerucut intan sebagai indentornya dengan beban total sampai
150 kgf.
54
Selain skala B dan skala C yang sering disebut sebagai skala umum, ada
beberapa skala lainnya seperti skala A, D, E, F, G dan lain-lain. Tabel di
bawah ini memperlihatkan berbagai skala pada pengujian kekerasan
Rockwell.
Tabel 2. 9 Klasifikasi Indentor pada Uji Kekerasan Rockwell
Berbeda dengan pengujian kekerasan Brinell dan Vickers yang mengukur
luas dari jejak, pada pengujian kekerasan Rockwell yang diukur adalah
kedalaman jejak hasil penetrasi indentor. Dalam hal ini, seberapa jauh
indentor bergerak turun secara vertikal ketika melakukan penetrasi.
55
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Diagram Alir Penelitian
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian
Mulai
Study Literatur
Sambungan Bahan Baja JIS G 3131 SPHC Dan Baja AISI SS 201
Proses Pengelasan
Dengan Eletroda Baja Karbon Ø 2.6 mm Dengan Arus 90 amp
Variasi elektroda AWS E 6010, AWS E 6013, AWS E 6016
Uji Impact Uji Kekerasan
Pengamatan Struktur
Mikro
Pengumpulan Data
Pembahasan
Kesimpulan dan Saran
Selesai
Uji Tarik
56
Keterangan diagram alir :
Mulai : Melakukan bimbingan awal pengajuan
Study literatur : Mencari referensi atau jurnal untuk dasar
pengambilan judul
Bahan :
a. Baja JIS G 3131 SPHC adalah baja jenis plain carbon steel atau juga
disebut baja karbon rendah.
b. Baja AISI SS 201 adalah baja stainless steel
atau baja tahan karat.
Proses pengelasan : Proses pengelasan dilakukan di BLK (Balai
Latihan Kerja) Singosari
Uji Tarik : Pengujian tarik dilakukan di Lab. Material
Teknik Mesin Institut Teknologi Nasional
Malang
Uji Impak : Pengujian impak dilakukan di Lab.
Material Teknik Mesin Institut Teknologi
Nasional Malang
Uji Kekerasan : Pengujian kekerasan dilakukan di Lab.
Material Teknik Mesin Institut Teknologi
Nasional Malang
Pengamatan Struktur Mikro : Pengujian mikro dilakukan di Lab.
Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah
Malang
3.2 Bahan Yang Digunakan
1. Baja JIS G 3131 SPHC
Dalam kasus ini menggunakan baja karbon rendah yang digunakan
untuk perkapalan. Dengan komposisi C = 0,072%; Si = 0,011%;
Mn=0,0294%; P = 0,09%; S = 0,002%; Al = 0,030%. Seperti dalam tabel
2.1.
2. Baja AISI SS 201
Dalam kasus ini menggunakan baja tainless stell sebagai bahan untuk
memperbaiki kerusakan pada lambung kapal. Dengan komposisi sebagai
57
berikut : C = 0,15%; Cr = 16%; Ni = 3,5%; Si = 0,75%; Mn = 5,5%; P =
0,06%; S = 0,03%; N = 0,25%.Seperti dalam tabel 2.2.
3. Elektroda
Dalam analisa ini filler atau elektroda yang digunakan adalah elektroda
AWS E 6010, elektroda AWS E 6013, elektroda AWS E 6016. Dimana
penggunaan elektroda jenis ini untuk menambah kekuatan dari hasil
sambungan pengelasan logam berbeda logam.Seperti yang tercnatum pada
tabel 2.6,2.9 dan 2.12.
3.3 Alat Yang Digunakan
a) Alat Pembuatan Spesimen :
Gerinda
Perlengkapan Mesin Las (Inverter)
Ragum
Penggaris
Jangka Sorong / Vernier Caliper
Sarung Tangan
b) Alat Penelitian :
Mesin uji tarik
Mesin uji kekerasan
Mesin uji impak
Mesin uji struktur mikro
Alat tulis untuk mencatat data hasil pengujian
3.4 Cara Pembuatan Spesimen
1. Pemotongan bahan
Persiapan alat dan bahan
Potong logam baja JIS G 3131 SPHC dan AISI SS 201 dengan ukuran
awal proses las 5 mm x 150 mm x 210 mm (tiap variasi)
Bentuk sudut kampuh menggunakan mesin bubut dan frais dengan
sudut yang sudah ditentukan pada sisi panjang logam
58
Gambar 3.2 Bentuk Kapuh
Sumber : Dokumen Pribadi
2. Pengelasan logam
Persiapan alat dan bahan
Persiapkan mesin las dan mengelas sesuai prosedur pengelasan
Proses pengerjaan penyambungan logam berbeda harus diperhatikan
karena perbedaan jenis dan kadar dari logam yang berbeda
Bersihkan terak hasil pengelasan SMAW sebelum pembentukan
spesimen
(A) AWS E 6010 (B) AWS E 6013
(C) AWS E 6016
Gambar 3.3 Variasi Elektroda Yang Digunakan
Sumber : Dokumen Pribadi
3. Pembentukan spesimen uji
Persiapan alat dan bahan
Pastikan logam hasil las bersih dari terak hasil pengelasan
Persiapkan mesin bubut dan frais
59
Tempatkan logam hasil proses pengelasan pada mesin bubut atau frais
dan bentuk sesuai ukuran spesimen uji tarik, uji impak, uji kekerasan
dan uji struktur mikro yang sudah ditentukan
3.5 Dasar Pemilihan Spesimen
1. Spesimen uji tarik
Untuk spesimen yang dipilih dalam pengujian tarik ini mengunakan
spesimen dengan dimensi pada tabel ASTM E8 yang berbentuk persegi
panjang.
Gambar 3.4 Dimensi Spesimen Uji Tarik
Sumber : Dokumen Pribadi
Tabel 3.1 Ukuran Spesimen Uji Tarik
Dimensi W G D LO R WO L T
Ukuran
(mm) 12,5 50 70 250 10 20 60 5
Sumber : Dokumen Pribadi
2. Spesimen uji impak
Gambar 3.5 Dimensi Spesimen Uji Impak
Sumber : Laporan Praktikum Karakteristik Dan Pengujian Bahan
60
Tabel 3.2 Ukuran Spesimen Uji Impak
Dimensi l b T H
Ukuran
(mm) 55 10 5 3
Sumber : Dokumen Pribadi
3. Spesimen uji kekerasan
Gambar 3.6 Spesimen Uji Kekerasan
Sumber : Dokumen Pribadi
Tabel 3.3 Ukuran Spesimen Uji Kekerasan
Dimensi p l T
Ukuran
(mm) 55 10 5
Sumber : Dokumen Pribadi
4. Spesimen uji mikro
Gambar 3.7 Spesimen Uji Mikro
Sumber : Dokumen Pribadi
61
Tabel 3.4 Ukuran Spesimen Uji Mikro
Dimensi p L T
Ukuran
(mm) 55 10 5
Sumber : Dokumen Pribadi
3.6 Waktu Dan Tempat Pengujian
1. Pengujian kekerasan
Uji kekerasan dilakukan di Lab. Material Teknik Mesin Institut
Teknologi Nasional Malang pada tanggal 25 Juni 2019.
2. Pengujian Tarik
Uji tarik dilakukan di Lab. Material Teknik Mesin Institut Teknologi
Nasional Malang pada tanggal 26 Juni 2019.
3. Pengujian impak
Uji impak dilakukan Pengujian kekerasan dilakukan di Lab. Material
Teknik Mesin Institut Teknologi Nasional Malang pada tanggal 26 Juni
2019
4. Pengujian struktur mikro
Uji struktur mikro dilakukan di Lab. Teknik Mesin Universitas
Muhammadiyah Malang pada tanggal 4 Juli 2019.
3.7 Prosedur Penelitian
Di awali dengan langkah langkah pemrosesan spesimen.
a) Langkah – langkah pemrosesan spesimen :
Siapkan baja yang digunakan untuk penelitian yaitu baja JIS G 3131
SPHC dan AISI SS 201.
Lakukan pembentukan kapuh pengalasan.
Lakukan proses pengelasan pada baja sesuai welding prosedur.
Lakukan pembersihan terak pada hasil lasan.
Lakukan pemotongan pada baja yang telah di las dengan gergaji.
b) Langkah – langkah pembuatan specimen :
Persiapkan baja yang telah dipotong.
Marker / tandai spesimen sesuai ukuran standar ASTM E8
Mulai pembentukan spesimen menggunakan mesin bubut dan frais.
62
(a) AWS E 6010 (b) AWS E 6013
(c) AWS E 6016
Gambar 3.8 Bahan Uji Tarik Tiap Variasi
Sumber : Dokumen Pribadi
Pemberian resin pada spesimen untuk pengamatan struktur mikro
Gambar 3.9 Bahan Untuk Pengamatan Struktur Mikro
Sumber : Dokumen Pribadi
63
(a) AWS E 6010 (b) AWS E 6013
(c) AWS E 6016
Gambar 3.10 Bahan Uji Impak Dan Kekerasan
Sumber : Dokumen Pribadi
3.8 Pelaksanaan Pengujian
3.8.1 Pelaksanaan Pengujian
a) Pengujian kekerasan
Pengujian kekerasan dilakukan di Lab. Mesin ITN Malang.
Langkah-langkah pengujian kekerasan sebagai berikut :
Mempersiapkan bahan yang akan diuji.
Peletakan bahan yang akan diuji pada alat uji.
Kalibrasi alat uji kekerasan (Rockweel Hardness Tester).
Lakukan pengukuran kekerasan.
Baca dan catat hasil pengujian bahan.
Pelepasan spesimen bahan.
64
Gambar 3.11 Rockweel Hardness Tester
Sumber : Dokumen Pribadi
b) Pengujian impak
Pengujian impak dilakukan di Lab. Mesin ITN Malang. Langkah-
langkah pengujian impak sebagai berikut :
Mempersiapkan spesimen bahan uji.
Pasang spesimen bahan uji ke anvil.
Atur alfa pada sudut yang sudah ditentukan.
Lepas kunci pada hammer dari strating potition.
Catat hasil beta pada scale pada alat uji.
Gambar 3.12 Charpy Impact Tester
Sumber : Dokumen Pribadi
c) Pengujian tarik
65
Pengujian tarik dilakukan di Lab. Mesin ITN Malang. Dengan
standart pengujian menggunakan ASTM E8.
Langkah – langkah pengujian tarik sebagai berikut :
Mempersiapkan bahan uji.
Kalibrasi alat uji tarik.
Pasang spesimen bahan uji pada chuck alat uji tarik.
Atur kecepatan grafik dan kecepatan penarikan.
Jalankan mesin tarik
Setelah terjadi patahan pada spesimen catat hasil pengujian.
Print out hasil grafik yang diperoleh saat pengujian.
d) Pengujian mikro
Pengujian mikro dilakukan di Lab. Mesin Universitas
Muhammadyah Malang. Langkah-langkah pengujian mikro sebagai
berikut :
Mempersiapkan bahan.
Pembentukan resin untuk spesimen bahan.
Frinding dan polishing.
Etching.
Melakukan pengamatan dimikroskop dan pengambilan foto
metalografi.
Print out hasil pengujian mikro.
Gambar 3.13 Alat Pengamat
Sumber : Dokumen Pribadi
66
3.8.2 Hasil Pengujian
Adapun hasil pengujian atau kerusakan yang diakibatkan oleh
pengujian yang dilakukan pada spesimen benda uji yakni sebagai berikut :
1. Pengujian tarik
(a) AWS E 6010 (b) AWS E 6013
(c) AWS E 6016
Gambar 3.14 Hasil Uji Tarik
Sumber : Dokumen Pribadi
2. Pengujian impak
(a) AWS E 6010 (b) AWS E 6013
67
(c) AWS E 6016
Gambar 3.15 Hasil Uji Impak
Sumber : Dokumen Pribadi
68
BAB IV
ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
4.1 Pengolahan Data Uji Tarik
4.1.1 Data Hasil Pengujian Tarik
Dari hasil pengujian sampel uji dibuat dengan tiga variasi elektroda
(E 6010, E 6013, E 6016), serta masing-masing sampel dibuat rangkap tiga
sebagai pembanding. Sampel uji yang telah diuji dicantumkan pada tabel
hasil uji tarik.
Tabel 4 . 1 Hasil Uji Tarik
No Variasi
Elektroda
Jumlah
Spesimen
Area
(mm2)
Max
Force
(Kgf)
0,2% Y.S
(Kgf/mm2)
Tensile
Strain
(Kgf/mm2)
Elongition
%
1
Elektroda
AWS E
6010
A 62,50 2090 28,50 33,44 21
B 62,50 2108 27,53 33,73 18
C 62,50 1807 9,58 28,91 13,5
D 62,50 2109 27,06 33,74 18
E 62,50 832 13,31 13,31 6
Rata-rata 1789,2 21,196 28,626 28,5
2
Elektroda
AWS E
6016
A 62,50 1951 22,80 31,21 18
B 62,50 1937 22,50 30,99 16,5
C 62,50 1912 21,61 30,59 14
D 62,50 1965 10,82 31,44 16
E 62,50 1981 24,26 31,70 16
Rata-rata 1949,2 20,398 31,186 22,8
3
Elektroda
AWS E
6016
A 62,50 2172 28,35 34,75 17
B 62,50 2147 27,79 34,35 19
C 62,50 2161 28,96 34,57 20
D 62,50 2148 27,38 34,37 20
E 62,50 2130 26,43 34,08 19
Rata-rata 2151,6 28,5 34,424 19
69
Grafik 4.1 Hubungan Variasi Elektroda Terhadap Nilai T.S
(Tensile Strength)
4.1.2 Analisa Dan Pembahasan Pengujian Tarik
Berdasarkan grafik 4.1 hubungan variasi diatas menunjukan bahwa
pengujian tarik dimana elektroda E 6010 memiliki kekuatan tarik sebesar
28,626 kgf/mm². Pada pengelasan menggunakan elektroda E 6013
kekuatan tarik memiliki nilai sebesar 31,186 kgf/mm². Dibandingkan
elektroda E 6010 dan elektroda E 6013 kecenderungan memiliki kekuatan
tarik yang lebih rendah. Untuk elektroda E 6016 memiliki kekuatan tarik
lebih tinggi dari pada elektroda E 6010 dan elektroda E 6013. Kekuatan
tarik pada elektroda E 6016 memiliki kekuatan tarik dengan nilai tinggi
yaitu 34,424 kgf/mm². Dari nilai kekuatan tarik grafik diatas pengelasan
beda logam baja JIS G 3131 SPHC dengan baja AISI 201 SS memliki
nilai kekuatan tarik tertinggi pada elektroda AWS E 6016. Dimana dari
hasil uji tarik dihasilkan perpatahan spesimen pada logam induk baja,
dikarenakan pada baja JIS G 3131 SPHC terdapat kandungan unsur C =
0,072%; Si = 0,011%; Mn =0,0294%; P = 0,09%; S = 0,002%; Al =
0,030%.Sedangkan pada kandungan AISI SS 201 sebesar C = 0,15%; Cr
= 16%; Ni = 3,5%; Si = 0,75%; Mn = 5,5%; P = 0,06%; S = 0,03%; N =
0,25%.Sehingga kedua unsur logam memiliki selisih kandungan
28,626
31,186
34,424
0
5
10
15
20
25
30
35
40
AWS E 6010 AWS E 6013 AWS E 6016
Ten
sile
Str
ength
(K
gf/
mm
2)
70
C=0,078%; Si = 0,739%; Mn = 5,206%, dan pada AISI SS 201 memiliki
kandungan chrome (Cr) tinggi dan JIS G 3131 SPHC tidak memiliki
kandungan tersebut. Karena kandungan karbon (C) pada baja dapat
meningkatkan kekerasan dan kekuatan tariknya, kandungan manganese
(Mn) meningkatkan kekuatan, kekerasan, kemampuan ditemper dan tahan
terhadap aus, sedangkan unsur silisium (Si) meningkatkan kekuatan,
kekerasan, kemampuan diperkas tahan aus, ketahanan terhadap panas dan
korosi, dan unsur krom (Cr) meningkatkan kekerasan, kekuatan, ketahanan
aus, kemampuan diperkeras, ketahanan panas dan karat. Data ini dapat
dilihat pada Sub bab 2.7 untuk komposisi variasi elektroda, sedangkan
Tabel 2.1 komposisi unsur logam Baja JIS G 3131 SPHC, dan Tabel 2.2
adalah komposisi unsur logam Baja AISI SS 201. Perbedaan komposisi
unsur dari kedua logam dan komposisi elektroda tersebut sehingga
mengakibatkan perpatahan terjadi pada logam baja JIS G 3131
SPHC.Pengelasan dengan menggunakan elektroda AWS E 6016 memilki
nilai uji tarik paling tinggi yaitu 34,424 kgf/mm2 dikarenakan memiliki
kandungan C sebesar 0,08% seperti yang tercantum dalam table 2.12,
sedangkan Tabel 2.1 komposisi unsur logam Baja JIS G 3131 SPHC, dan
Tabel 2.2 adalah komposisi unsur logam Baja AISI SS 201. Perbedaan
komposisi unsur dari kedua logam dan komposisi elektroda tersebut
sehingga mengakibatkan perpatahan terjadi pada logam baja JIS G 3131
SPHC.
4.2 Pengolahan Data Pengujian Kekerasan
4.2.1 Data Hasil Pengujian Kekerasan
Dari hasil pengujian sampel uji dibuat dengan tiga variasi elektroda
(AWS E 6010, AWS E 6013, AWS E 6016), serta masing-masing sampel
dibuat rangkap lima sebagai pembanding. Pada pengujian kekerasan
dilakukan pada 11 titik pengujian tiap spesimen bahan diantaranya : 1 titik
pada logam induk JIS G 3131 SPHC, 3 titik pada daerah HAZ JIS G 3131
SPHC, 3 titik pada bagian daerah las an, dan 3 titik pada daaerah HAZ AISI
71
SS 201, 1 titik pada induk logam AISI SS 201. Sampel uji yang telah diuji
dicantumkan pada tabel hasil uji kekerasan.
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Kekerasan
No Jenis
Variasi Daerah Titik
Hasil Uji Kekerasan (HRC) Rata-
rata
(HRC) Spesi
men 1
Spesi
men 2
Spesi
men 3
Spesi
men 4
Spesi
men 5
1
Elektroda
AWS E
6010
Induk SS 201 56 71 45 63 59 59,66
HAZ SS 201 66,66 66,33 62,66 60,33 68,66 64,928
Daerah Las 59,66 65 60 60 76 64,132
HAZ Baja 46 43,33 37 43,66 46,66 43,33
Induk Baja 37 35 90 57 97 63,2
2
Elektroda
AWS E
6013
Induk SS 201 50 63 54 65 65 59,4
HAZ SS 201 65 68 75,33 78,33 82 73,732
Daerah Las 75 78,66 77,66 48,33 80 71,93
HAZ Baja 33 47,66 49 34,66 42 41,264
Induk Baja 33 25 26 23 27 26,8
3
Elektroda
AWS E
6016
Induk SS 201 63 66 65 68 64 65,2
HAZ SS 201 67,33 68 69,33 76 69 69,932
Daerah Las 74,33 73,33 82 73 79,33 76,398
HAZZZ Baja 38,33 40 37,33 37 38,33 38,198
Induk Baja 29 26 32 30 32 29,8
Keterangan:
SS 201 : Stainless Steel 201
Tabel 4.3 Rata-rata Hasil Pengujian Kekerasan (HRC)
No Daerah Titik Uji AWS E 6010 AWS E 6013 AWS E 6016
1 Induk Stainless 59,66 59,4 65,2
2 HAZ Stainless 64,92 73,73 69,93
3 Daerah Las 64,13 71,93 76,39
4 HAZ Baja 43,33 41,26 38,19
5 Induk Baja 63,2 26,8 29,8
Grafik 4.2 Hubungan Variasi Elektroda Dengan Nilai Kekerasan
(HRC)
64,92 73,73 69,93
64,13 71,93
76,39
43,33 41,26 38,19
0
20
40
60
80
100
AWS E 6010 AWS E 6013 AWS E 6016
HAZ Stainless
Daerah Las
HAZ BajaNil
ai
Kek
era
san
72
4.2.2 Analisa Dan Pembahasan Hasil Pengujian Kekerasan
Pada analisa grafik 4.2 diatas hubungan variasi elektroda pengelasan
dan daerah titik terhadap nilai kekerasan (HRC). Didapat nilai rata-rata
pada logam induk AISI SS 201 ialah 65,2 HRC sedangkan untuk JIS G
3131 SPHC memiliki nilai rata – rata 29,8 HRC. Kemudian untuk
elektroda AWS E 6010 didaerah HAZ AISI SS 201 dengan nilai rata-rata
kekerasan 64,92 HRC, dan pada elektroda AWS E 6013 terdapat nilai
HAZ AISI SS 201 dengan nilai rata - rata 73,73 HRC. Sedangkan untuk
nilai kekerasan pada elektroda AWS E 6016 lebih kecil dibandingkan
kedua arus sebelumnya yang memiliki nilai kekerasan pada daerah HAZ
AISI SS 201 dengan nilai rata - rata 69,93 HRC.
Untuk daerah las elektroda AWS E 6010 dengan nilai kekerasan 64,13
HRC. Pada elektroda AWS E 6013 memiliki nilai kekerasan daerah las
dengan nilai kekerasan 71,93 HRC. Dan pada elektroda AWS E 6016
terdapat nilai kekerasan tertinggi pada daerah las dengan nilai 76,39 HRC.
Untuk daerah kekerasan HAZ JIS G 3131 SPHC menggunakan elektroda
AWS E 6010 terdapat nilai tertinggi dengan nilai 43,33 HRC. Pada
elektroda AWS E 6013 terdapat nilai kekerasan pada daerah HAZ JIS G
3131 SPHC dengan nilai 41,26 HRC, dan mengalami penurunan pada
daerah HAZ baja dengan nilai pada elektroda AWS E 6016 dengan nilai
38,19 HRC. Ini disebabkan karena fraksi volume pearlite yang terbentuk
dapat mempengaruhi besar atau kecilnya nilai kekerasan suatu logam.
Semakin besar volume pearlite yang terbentuk, nilai kekerasan akan
meningkat. Sedangkan jika volume ferit semakin besar, nilai kekerasan akan
menurun. secara keseluruhan, nilai volume pearlite dapat membuktikan
bahwa volume pearlite dapat mempengaruhi besarnya nilai kekerasan di
daerah lasan maupun di daerah HAZ. Hal tersebut dapat dibuktikan oleh
hasil perhitungan volume pearlite yang akan dibahas pada sub bab 4.4 dan
bisa dilihat pada gambar diagram CCT 2.5 dan grafik 4.5.
73
4.3 Pengolahan Data Pengujian Impak
4.3.1 Data Hasil Pengujian Impak
Dari hasil pengujian sampel uji dibuat dengan tiga variasi arus
(70Amp, 80Amp dan 90Amp), serta masing-masing sampel dibuat rangkap
lima sebagai pembanding. Sampel uji yang telah diuji dicantumkan pada
tabel hasil uji impak.
Tabel 4.4 Hasil Pengujian impak
Variasi
Elektroda
Jumlah
Sampel
l
(mm)
b
(mm)
t
(mm)
h
(mm)
α
(◦)
β
(◦)
Energi
(Joule)
HI
(Joule/mm)
Elektroda
AWS E
6010
1 55 10 10 10 90 83 2,0753 0,0208
2 55 10 10 10 90 69 6,1027 0,0610
3 55 10 10 10 90 68 6,3792 0,0638
4 55 10 10 10 90 86 1,1879 0,0119
5 55 10 10 10 90 77 3,8307 0,0383
Rata-rata 76,6 3,91516 0,03916
Elektroda
AWS E
6013
1 55 10 10 10 90 78 3,5405 0,0354
2 55 10 10 10 90 68 6,3792 0,0638
3 55 10 10 10 90 63 7,7310 0,0773
4 55 10 10 10 90 79 3,2493 0,0325
5 55 10 10 10 90 69 6,1027 0,0610
Rata-rata 71,4 5,40054 0,054
Elektroda
AWS E
6016
1 55 10 10 10 90 63 7,7310 0,0773
2 55 10 10 10 90 50 10,9461 0,1095
3 55 10 10 10 90 54 10,0094 0,1001
4 55 10 10 10 90 49 11,1721 0,1117
5 55 10 10 10 90 51 10,7167 0,1072
Rata-rata 53,4 10,11056 0,10116
74
Grafik 4.3 Hubungan Variasi Elektroda Dengan Energi(Joule)
Grafik 4.4 Hubungan Variasi Elektroda Dengan HI
4.3.2 Analisa Dan Pembahasan Hasil Pengujian Impak
Berdasarkan grafik 4.3 hubungan variasi diatas menunjukan bahwa
pengujian impak dimana elektroda AWS E 6010 memiliki Energi yang
diserap sebesar 3,91516 Joule. Pada pengelasan elektroda AWS E 6013
memiliki Energi yang diserap sebesar 5,40054 Joule. Dan pada elektroda
AWS E 6016 memiliki Energi yang diserap terbesar diantara kedua varian
yakni 10,11506 Joule. Hal ini mengakibatkan selisih Energi yang diserap
oleh logam pengelasan elektroda AWS 6016 dan elektroda AWS E 6010
mencapai 0,61999 Joule. Dari nilai Energi grafik diatas dapat disimpulkan
bahwa pengelasan beda logam baja JIS G 3131 SPHC dengan baja AISI
SS 201 memliki nilai Energi tertinggi pada elektroda 6016.
Berdasarkan grafik 4.4 hubungan variasi diatas menunjukan bahwa
pengujian impak dimana elektroda AWS E 6010 memiliki Harga Impak
3,91516
5,40054
10,11506
0
2
4
6
8
10
12
AWS E 6010 AWS E 6013 AWS E 6016
En
erg
i
0,03916
0,054
0,10116
0
0,02
0,04
0,06
0,08
0,1
0,12
AWS E 6010 AWS E 6013 AWS E 6016
Harg
a I
mp
ak
75
(HI) sebesar 0,03916 Joule/mm2. Pada pengelasan dengan elektroda AWS
E 6013 memiliki Harga Impak (HI) sebesar 0,054 Joule/mm2. Dan pada
elektroda AWS E 6016 memiliki Harga Impak (HI) terbesar diantara
kedua varian yakni 0,10116 Joule/mm2. Dari nilai Energi grafik diatas
pengelasan beda logam baja JIS G 3131 SPHC dengan baja AISI SS 201
memliki nilai HI tertinggi pada pengelasan elektroda AWS E 6016.
Berdasarkan literatur yang ada, besarnya kuat arus akan
mempengaruhi masukan panas yang diterima oleh logam induk. Besarnya
masukan panas akan mengakibatkan reskristalisasi butir logam sehingga
ukuran butir logam akan semakin besar. Ukuran butir yang besar akan
meningkatkan kekuatan impak lasan, tetapi hal tersebut dapat mengurangi
nilai kekerasan lasan dan daerah HAZ. Hasil pengujian impak yang telah
dilakukan tidak sesuai dengan literatur yang telah disebutkan
sebelumnya. Hal ini dapat dibuktikan dengan energi impak yang cenderung
menurun pada pengelasan dengan menggunakan elektroda E6010 maupun
pengelasan dengan elektroda E6013 dikarenakan pengelesan yang dilakukan
menggunakan arus 100 Amp. Gharibshahiyan dkk (2010) di dalam
jurnalnya mengatakan bahwa pertumbuhan butir yang berlebihan dapat
menyebabkan berkurangnya nilai kekuatan dan meningkatkan inisiasi dan
pertumbuhan retak pada logam. Hal tersebut dapat mempengaruhi
ketangguhan retak yang mungkin timbul karena siklus pemanasan dan
pendinginan.
4.4 Pengolahan Data Pengamatan Struktur Mikro
4.4.1 Data Hasil Pengamatan Struktur Mikro
Dari hasil pengujian sampel pengamatan dibuat dengan tiga variasi
elektroda (AWS E 6010, AWS E 6013, AWS E 6016), serta pengamatan
tiap variasi pada daerah lasan. Sampel uji yang telah diuji dicantumkan
dengan gambar dibawah ini :
76
(a) AWS E 6010
(b) AWS E 6013
Perlit Ferit
Perlit Ferit
Austenit Bainit
Bainit Austenit
77
(a) AWS E 6016
Gambar 4.1 Hasil Pengamatan Struktur Mikro
Sumber : Dokumen Pribadi
Tabel 4.5 rata-rata hasil pengamatan struktur mikro
No Variasi Elektroda Perlite Ferit
1 AWS E 6010 45,66 54,33
2 AWS E 6013 46,33 53,67
3 AWS E 6016 49,33 50,66
Grafik 4.5 Hubungan Variasi Elektroda Dengan Perlite dan Ferit
40,00%
42,00%
44,00%
46,00%
48,00%
50,00%
52,00%
54,00%
56,00%
AWS E 6010 AWS E 6013 AWS E 6016
Perlite
Ferit
Perlit Ferit Bainit Austenit
78
4.4.2 Analisa Dan Pembahasan Pengamatan Struktur Mikro
Setelah proses pengelasan yang dilanjutkan dengan pendinginan
udara secara perlahan-lahan, pada Gambar 2.5 Diagram CCT dapat
menunjukkan tahap-tahap tranformasi selama pendinginan. Siklus termal
las 1 bila baja telah mendingin sampai titik “a”, maka ferit mulai
diendapkan dari austenit. Tranformasi ini berjalan terus dan baru berakhir
bila titik “b” dicapai dan kemudian diganti dengan transformasi
pengendapan perlit yang berakhir pada titik “c”. Dengan hal ini dapat
diramalkan bahwa setelah pendinginan akan terbentuk struktur ferit dan
perlit. Dan pada analisa yang sama setelah pendinginan akan terbentuk
struktur ferit, struktur antara dan martensit.
Setelah dilakukan proses pengelasan SMAW tampak adanya
perubahan jumlah perlit dan ferit setelah pengamtan struktur mikro.
Dijelaskan hasil struktur perlite pada daerah las (AWS E 6010 45,66%,
AWS E 6013 46,33%, AWS E 6016 49,33), struktur mikro ferit pada
daerah las (AWS E 6010 54,33%, AWS E 6013 53,67%, AWS E 6016
50,66%).
Jumlah presentase kandungan struktur perlit lebih sedikit
dibandingkan dengan presentanse ferit yang lebih banyak disebabkan oleh
unsur karbon yang terperangkap oleh daerah lasan pada waktu didinginkan
dengan udara.
Pada semua hasil foto struktur mikro dapat dilihat bertambahnya
butiran perlit pada pengelasan bajaJIS G 3131 SPHC dengan baja AISI SS
201. Hal ini disebabkan akibat suhu pengelasan beda logam dapat merubah
butiran perlit dan ferit. Semakin sedikit jumlah presentase butiran perlit,
semakin menurun pula kekuatan dari material tersebut. Karena sifat
butiran perlit yang lebih kuat, keras dan sedikit getas. Sedangkan jumlah
presentanse struktur ferit yang ditampilkan semakin banyak dengan
sifatnya lunak dan ulet yang membuat kekuatan material lebih kuat dari
pada yang lebih banyak butiran perlitnya.
79
4.5 Hasil Foto Makro SS 201
(a) Elektroda AWS E 6010
(b) Elektroda AWS E 6013
(c) Elektroda AWS E 6016
HAZ AISI SS 201 Logam Induk AISI SS 201 Daerah Las
HAZ AISI SS 201 Logam Induk AISI SS 201 Daerah Las
Logam Induk AISI SS 201 Daerah Las HAZ AISI SS 201
80
4.6 Foto Hasil Makro Baja SPHC
(a) Elektroda AWS E 6010
(b) Elektroda AWS E 6013
(c) Elektroda AWS E 6016
Gambar 4.2 Hasil Foto Makro
Daerah Las Logam Induk SPHC HAZ SPHC
Daerah Las Logam Induk SPHC HAZ SPHC
HAZ SPHC Daerah Las Logam Induk SPHC
81
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan penelitian yang telah dilaksanakan yaitu pengaruh variasi
elektroda terhadap pengelasan beda logam JIS G 3131 SPHC dan AISI SS
201 terhadap poros penahan sirip kapal dapaat disimpulkan sebagai berikut:
1. Dapat disimpulkan bahwa pengelasan dengan menggunakan elektroda
AWS E 6016 memilki nilai uji tarik paling tinggi yaitu 34,424 kgf/mm2
dikarenakan memiliki kandungan C sebesar 0,08% seperti yang tercantum
dalam table 2.12.
2. Untuk nilai hasil uji kekerasan elektroda AWS E 6010 memiliki nilai HAZ
baja paling tinggi yaitu 43,33 HRC,akan tetapi meiliki nilai pada daerah
las paling rendah dengan nilai 64,13 HRC sedangkan nilai rata- rata
tertinggi uji kekerasan ialah pengelasan menggunakan elektroda AWS E
6016 dengan nilai kekerasan mencapai 76,39 HRC.
3. Dari hasil pengujian impak dalam satuan energy (joule) dan HI telah
didapat nilai paling tinggi dihasilkan oleh pengelasan dengan elektroda
AWS E 6016 yaitu 10,11506 untuk satuan energy (joule) dan 0,10116
untuk HI.
4. Dapat disimpulkan bahwa setelah pengelasan SMAW terlihat adanya
peubahan jumlah perlit dan ferit setelah pengamatan struktur mikro.
Dengan hasil pengamatan pada daerah las yaitu las (AWS E 6010 45,66%,
AWS E 6013 46,33%, AWS E 6016 49,33), struktur mikro ferit pada
daerah las (AWS E 6010 54,33%, AWS E 6013 53,67%, AWS E 6016
50,66%).
5.2 Saran
Berdasarkan penelitian yang sudah dilaksanakan, peneliti mengajukan
beberapa saran:
1. Menanmbahkan proses Hardening untuk meningkatkan kekerasan pada
spesimen setelah proses pengelasan.
2. Sebaiknya materi siklus thermal las dimasukkan kedalam materi
perkuliahan dengan porsi yang memadai.
82
Daftar Pustaka
Harsono Wiryosumarto, Toshi Okumura, 2008, Teknologi Pengelasan Logam, PT
Balai Pustaka (Persero), Jakarta.
Supardi, E., 1996, Pengujian Logam, Angkasa, Bandung.
Widharto, S. Teknologi dan Proses Pengelasan. Balai Besar Bahan dan Barang
Teknik, Bandung.
Jokosisworo, S., 2009, Pengaruh Besar Arus Listrik dengan Menggunakan
Elektroda SMAW Terhadap Kekuatan Sambungan Las Butt Joint pada Plat
Mild Steel.
Sonawan, H., Suratman, R., 2004, Pengantar Untuk Memahami Pengelasan
Logam , Αlfa Beta, Bandung.
Laurence H. Van Vlack, 1995, Ilmu Dan Teknologi Bahan, Edisi Kelima,
Erlangga, Jakarta.
Syamsul Hadi, 2016, Teknologi Bahan, CV Andi Offset, Yogyakarta.
Arifin, S, 1997, Las Listrik dan Otogen, Ghalia Indonesia, Jakarta.
Amanto, H. dan Daryanto, 1993, Ilmu Bahan, Bumi Aksara, Jakarta.
Sonawan, H., Suratman, R., 2004, Penghatar Untuk Memahami Pengelasan
Logam, Alfa Beta, Bandung.
Widharto, Sri. 2007, Inspeksi Teknik Buku 6, Pradnya Paramita, Jakarta.
83
Lampiran